[發明專利]化合物一氟三硼酸五鋇和一氟三硼酸五鋇非線性光學晶體及制備方法和用途

有效

• 申請號: 201210100694.7
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN103359755A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 潘世烈;俞洪偉;吳紅萍;侯雪玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院新疆理化技術研究所
• 主分類號: C01B35/06
• 分類號: C01B35/06;C30B29/10;C30B17/00;G02F1/37;G02F1/355;G02F1/39
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務所 65106
• 代理人: 張莉

1.一種化合物一氟三硼酸五鋇，其特征在于該化合物的化學式為Ba₅(BO₃)₃F，分子量882.13，采用固相反應法合成化合物。

2.一種化合物一氟三硼酸五鋇非線性光學晶體，其特征在于該晶體的化學式為Ba₅(BO₃)₃F，分子量882.13，不具有對稱中心，屬正交晶系，空間群C222₁，晶胞參數為Z＝4，

3.根據權利要求2所述的化合物一氟三硼酸五鋇非線性光學晶體的制備方法，其特征在于采用固相反應法合成化合物及高溫熔液法生長晶體，具體操作按下列步驟進行：

a、將含鋇、含氟和含硼化合物按摩爾比9∶1∶3-6稱取放入研缽中，混合并仔細研磨，然后裝入Φ100mm×100mm的開口剛玉坩堝中，放入馬弗爐中，緩慢升溫至650℃，恒溫24小時，冷卻至室溫，取出經第二次研磨之后放入馬弗爐中，再升溫至750℃，恒溫24小時，冷卻至室溫，取出經第三次研磨后放入馬弗爐中，再升溫至900℃，恒溫48小時，取出經研磨得到一氟三硼酸五鋇化合物單相多晶粉末，再對該產物進行X射線分析，所得X射線譜圖與一氟三硼酸五鋇Ba₅(BO₃)₃F單晶結構得到的X射線譜圖是一致的；

b、將步驟a得到的單相多晶粉末與助熔劑混合均勻，以溫度1-30℃/h的升溫速率加熱至溫度650-1200℃，恒溫5-80小時，得到混合熔液，再降溫至溫度610-1000℃，其中一氟三硼酸五鋇化合物單相多晶粉末與助熔劑的摩爾比為1∶1-12；

或直接將含鋇、含氟和含硼化合物與助熔劑混合均勻，以溫度1-30℃/h的升溫速率加熱至溫度650-1200℃，恒溫5-80小時，得到混合熔液，再降溫至溫度610-1000℃，其中含鋇、含氟和含硼化合物與助熔劑的摩爾比為9∶1∶6∶1-12；

c、制備一氟三硼酸五鋇籽晶：將步驟a得到的混合熔液以溫度0.5-10℃/h的速率緩慢降至室溫，自發結晶獲得一氟三硼酸五鋇籽晶；

d、將盛有步驟a制得的混合熔液的坩堝置入晶體生長爐中，將步驟b得到的籽晶固定于籽晶桿上，從晶體生長爐頂部下籽晶，先預熱籽晶5-60分鐘，將籽晶下至接觸混合熔液液表面或下至混合熔液中進行回熔，恒溫5-60分鐘，以溫度1-60℃/h的速率降至溫度750-945℃。

e、再以溫度0.1-5℃/天的速率緩慢降溫，以0-60rpm轉速旋轉籽晶桿進行晶體的生長，待單晶生長到所需尺度后，將晶體提離混合熔液表面，并以溫度1-80℃/h速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即可得到一氟三硼酸五鋇非線性光學晶體。

4.根據權利要求3所述方法，其特征在于步驟a所述含鋇化合物為碳酸鋇、硝酸鋇、氧化鋇、氫氧化鋇、碳酸氫鋇或草酸鋇。

5.根據權利要求4所述方法，其特征在于步驟a所述助熔劑為NaF-H₃BO₃、H₃BO₃-Na₂O、Na₂O-PbO、LiF-PbO、NaF-PbO或H₃BO₃-PbO。

6.根據權利要求5所述方法，其特征在于助熔劑NaF-H₃BO₃體系中NaF與H₃BO₃的摩爾比為1-5∶3-6；LiF-PbO或NaF-PbO體系中氟化物與氧化鉛的摩爾比為1-5∶1-6；H₃BO₃-PbO或H₃BO₃-Na₂O體系中硼酸與氧化物的摩爾比為2-5∶1-5；Na₂O-PbO體系中氧化鈉與氧化鉛的摩爾比為1-5∶0.1-6。

7.根據權利要求2所述的一氟三硼酸五鋇非線性光學晶體的用途，其特征在于，所述的一氟三硼酸五鋇非線性光學晶體用于制備倍頻發生器、上頻率轉換器、下頻率轉換器或光參量振蕩器。