[發明專利]高稀土含量的硅鋁酸鹽晶體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811252705.7
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN111101203B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 李如康;陶策
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所;中國科學院大學
• 主分類號: C30B29/22
• 分類號: C30B29/22;C30B9/12;C30B15/00;H01F1/01
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 趙曉丹

1.一類高稀土含量的硅鋁酸鹽晶體，其特征在于，所述高稀土含量的硅鋁酸鹽晶體的化學式為R₅AlSi₂O₁₃，其中R為Gd、Tb中的一種。

2.根據權利要求1所述的高稀土含量的硅鋁酸鹽晶體，其特征在于，所述硅鋁酸鹽晶體為硅鋁酸釓晶體，其化學式為Gd₅AlSi₂O₁₃；所述硅鋁酸釓晶體屬于六方晶系，空間群為P6₃/m，單胞參數為α＝90°，β＝90°，γ＝120°，Z＝2，

3.根據權利要求1所述的高稀土含量的硅鋁酸鹽晶體，其特征在于，所述硅鋁酸鹽晶體為硅鋁酸鋱晶體，其化學式為Tb₅AlSi₂O₁₃；所述硅鋁酸鋱晶體屬于六方晶系，空間群為P6₃/m，單胞參數為α＝90°，β＝90°，γ＝120°，Z＝2.00004，

4.一種如權利要求1所述的高稀土含量的硅鋁酸鹽晶體的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括助熔劑法或提拉法。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述助熔劑法包括如下步驟：

將含R化合物、含Si化合物、含Al化合物和氧化鉛研磨混合，升溫至研磨物完全熔化，恒溫24h，然后以5℃/h降溫速率降至室溫，得到高稀土含量的硅鋁酸鹽晶體；

其中，所述含R化合物、含Si化合物、含Al化合物和氧化鉛中的R、Si、Al和Pb元素的摩爾比為：(2-10)：(2-10)：1:(10-70)。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述提拉法包括如下步驟：將含R化合物、含Si化合物和含Al化合物研磨混合，升溫至1550℃得到原料；將原料移至提拉爐中，在高純N₂氣氛中，加熱至熔融，恒溫攪拌24-48h；使用末端裝有籽晶的籽晶桿在混合熔體飽和溫度點之上1-5℃引入籽晶，10-60min后，降溫至混合熔體飽和溫度點，同時以30-120r/min的速度旋轉籽晶桿；然后以0.5-5℃/天的速度降溫，以0.02-0.5mm/h的提拉速度提拉籽晶桿，待晶體長到毫米級尺寸，將晶體提離液面，再以不大于100℃/h的速度降溫至室溫，得到高稀土含量的硅鋁酸鹽晶體；

其中，所述含R化合物、含Si化合物和含Al化合物中R、Si和Al元素的摩爾比為：5：(1-10)：(0.1-2)。

7.根據權利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，所述含R化合物為R的氧化物、R的硝酸鹽、R的硫酸鹽和R的鹵化物。

8.根據權利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，所述含Si化合物為Si的氧化物、Si的氫氧化物、Si的有機酯、Si的鹵化物。

9.根據權利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，所述含Al化合物為氧化鋁。

10.一種如權利要求2所述的硅鋁酸釓晶體在用作磁制冷劑中的應用。

11.一種如權利要求3所述的硅鋁酸鋱晶體在用作磁光晶體、制作磁光器件中的應用。