[發明專利]一種氯化亞銅晶體的生長方法

無效

• 申請號: 201010139513.2
• 申請日: 2010-03-08
• 公開（公告）號: CN102191546A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 潘建國;趙玲燕;崔玉杰;陳素珍;陳紅兵;李星
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C30B29/12
• 分類號: C30B29/12;C30B7/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及光電子功能材料技術領域中的人工晶體和晶體生長領域，尤其是涉及一種作為光電晶體材料。

背景技術：

具有電光效應的晶體材料，在外電場作用下，晶體的折射率發生變化的現象稱為電光效應。外電場作用于晶體材料所產生的電光效應分為兩種，一種是泡克耳斯效應，產生這種效應的晶體通常是不具有對稱中心的各向異性晶體；另一種是克爾效應，產生這種效應的晶體通常是具有任意對稱性質的晶體或各向同性介質。已實用的電光晶體主要是一些高電光品質因子的晶體和晶體薄膜。在可見波段，常用電光晶體有磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨、鈮酸鋰、鉭酸鋰等晶體。前兩種晶體有高的光學質量和光損傷閾值，但其半波電壓較高，而且要采用防潮解措施。后兩種晶體有低的半波電壓，物理化學性能穩定，但其光損傷閾值較低。在紅外波段，實用的電光晶體主要是砷化鎵和碲化鎘等半導體晶體。電光晶體主要用于制作光調制器、掃描器、光開關等器件。激光、光電子技術應用的發展對電光晶體提出了更高的要求，探索新的、性能更加優異的電光晶體，對其電光性能進行深入研究成為一研究熱點。

低溫相的CuCl是人們發現較早的一種電光晶體。它是在溫度低于408℃下的立方結構的p型半導體材料。它的空間群為F-43m屬于立方晶系。目前，有關CuCl晶體的應用和開發研究，最大的困難是高質量、大尺寸的CuCl大單晶的獲得。由于在溫度高于408℃時CuCl晶體有相的轉變，所以用熔融法生長的晶體質量較差。另一方面，CuCl在水中的溶解度非常小，也不能用簡單的溶液法生長。這些使得CuCl的大單晶很難獲得。相關文獻報道的生長主要有：溶膠法、助溶劑法等。溶膠法是利用硅膠，降低溶液中離子的擴散速度，使Cu⁺、Cl^-在溶膠凝膠中擴散生長。這種方法由于無法控制晶體的成核，得到的晶體尺寸都較小。助溶劑法主要利用KCl等助溶劑，降低氯化亞銅的溶解溫度，在低于408℃的溫度下生長氯化亞銅晶體，這種方法生長的晶體質量也較差。這幾種方法生長的晶體，由于尺寸小、質量差，文獻中對晶體的質量和電光特性的研究也較少。

發明內容：

本發明的目的就在于公開一種新的生長光電晶體氯化化亞銅的方法。

CuCl不溶于水和一些常見的有機溶劑中，但能溶于一些含氮的有機離子溶液中。離子液體又稱室溫離子液體或室溫熔融鹽，也稱非水離子液體、液態有機鹽等，是指在室溫或室溫附近溫度下呈液態，并由陰陽離子組成的物質。具有很多獨特的物理化學性質：(1)蒸汽壓低、不揮發、易于存放、消除了揮發性有機溶劑的污染問題。(2)液體狀態溫度范圍寬，且穩定性大多比較高。(3)能夠溶解許多有機、無機和金屬有機化合物。(4)通過選擇合適的陰離子或陽離子，可以改變離子液體的極性、親水性/親酯性、粘度、密度、酸性等性質。實驗發現CuCl能溶于咪唑型、吡啶型、吡咯烷型、季銨型、季膦型等陰離子為鹵素的離子液體中。因此，我們利用這類離子液體為溶劑，采用高溫溶劑降溫法生長氯化亞銅晶體

生長時采用分析純的鹵素離子液體為生長溶劑，分析純的氯化亞銅粉末為生長原料。降溫法生長設備采用玻璃加工。具體的生長步驟如下：

1、配置氯化亞銅在鹵素離子液體中的飽和溶液。將氯化亞銅溶于鹵素離子液體中，加熱至150度以上，利用攪拌器攪拌，直到溶液中氯化亞銅不能溶解，得到飽和溶液。

2、生長籽晶的制備。利用降溫的方法獲得小的籽晶，選擇晶形較好的晶粒為籽晶，把籽晶粘在玻璃制的晶架上。

3、晶體的生長。配置的飽和溶液注入生長裝置中，升高溫度，對溶液進行一定程序的過熱處理。將制備好的籽晶放入生長器的上方，恒溫5-30分鐘，放入晶種進入生長溶液中，進行“正-停-反”的轉動。控制降溫速度，10-30天后得到大尺寸的氯化亞銅晶體。

本發明的優點在于，氯化亞銅在鹵素離子液體中有相對較好的溶解性和結晶性。這樣，生長出的晶體的晶形完整。通過控制降溫的速度，能得到尺寸較大的晶體。生長出的晶體純度高，質量好。晶體為無色，透明度高。

將生長出的氯化亞銅晶體，進行X射線粉末衍射測試，證明晶體為相的氯化亞銅晶體。可作為電光晶體應用。

附圖說明：

圖1是溶液降溫方法生長氯化亞銅晶體的裝置圖。

圖中1.熱電偶?2.保溫層?3.加熱器?4.籽晶桿?5.晶體?6.溶液

圖2氯化亞銅晶體的粉末衍射圖譜。

具體實施方式：

實現本發明的具體實施方式優選方案1：