[發明專利]硫氰酸汞鹽單晶的生長方法

無效

• 申請號: 95110320.2
• 申請日: 1995-01-20
• 公開（公告）號: CN1036535C
• 公開（公告）日: 1997-11-26
• 發明（設計）人: 袁多榮;劉明果;許東;蔣民華;侯文博;方奇
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C30B7/08
• 分類號: C30B7/08;C30B29/46
• 代理公司: 山東大學專利事務所
• 代理人: 孫君

本發明涉及硫氰酸汞鹽單晶生長的方法，屬于溶液降溫法晶體生長技術領域。

硫氰酸汞鹽(AHg[SCN]₄，A＝Cd²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺)晶體是一類絡合物型、高效、非線性光電功能材料，硫氰酸汞鎘(CdHg[SCN]₄簡稱CMTC)晶體具有良好的非線性光學性能。見文獻[1]b.G伯哥曼等，″CdHg[SCN]₄和ZnHg[SCN]₄的非線性光學性質。″材料科學通報1970年第5卷第913頁-918頁(Nonlinear?Opti-cal?Properties?of?CdHg[SCN]₄andZnHg[SCN]₄。CMTC晶體在光盤存儲、光計算等光電子技術中有著光明的應用價值。

目前，硫氰酸汞鹽晶體的生長技術仍存在許多問題。1973年晶體生長第18卷第281-288頁中公開了Z.布蘭克的“硫氰酸汞鎘和硫氰酸汞鋅在凝膠中生長”[2](Z.Bland，″The?Growth?of?CadmiumMeroury?Thiocyanale?and?Zine?MercuryThiocyanale?Cryslalsingel。″《(J.CrystalGrowth》)，1985年《晶體研究技術》第20卷第100-102頁報道了A.倫茲等人的“硫氰酸汞鹽：AHg[SCN]₄，(A＝Cd²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Co²⁺和Fe²⁺)自凝膠中的晶體生長”[3](A.Lentz，et，al，″Grystal?Growth?of?Rhodanomecurates：AHg[SCN]₄With?A＝Cd²⁺、Zn^2-、Cu²⁺、Co²⁺andFe²⁺from?Gels″，《Crys.Res.Tech》)但采用凝膠法生長，難以得到形態完美的較大尺寸的單晶。因為，高效率的頰率轉換器件與其晶體相干長度的平方成正比，而凝膠法生長的晶體棱長一般僅為3-5mm，最大的為0.7×12mm。1978午8月美國專利IP3840347公開了格拉邁爾等的“硫氰酸汞鎘的制備方法”[4](Grabmair?et?al，″Methoelof?Produeing?CdHg[SCN]4?Single?Crystals″)，該專利提出了采用蒸發法自水和醇(乙醇)的混合溶劑中自發結晶制備CMTC單晶，但該方法受成核速度的影響，且蒸發量難以定量控制而未見獲得厘米級大小的高光學質量的晶體。此外，現有的硫氰酸汞鹽晶體的生長方法均存在生長周期長，晶體生長速度、形態不易控制，難以獲得高質量的單晶體的缺點。同時，許多的研究結果還表明晶體的光學質量與其生長溶劑相關，而晶體頻率轉換器件的效率與其晶體的光學質量密切相關，且與晶體的相干長度平方成正比關系，為此，高效率的晶體器件需要光學優質的大單晶體。

本發明的目的是為了克服現有技術中存在的缺點，提供一種降溫法生長硫氰酸汞鹽晶體，尤其是CMTC單晶的生長方法，以獲得光學優質的硫氰酸汞鹽大單晶。

本發明的目的通過如下技術方案實現。

本發明是采用旋轉籽晶溶液降溫生長工藝生長硫氰酸汞鹽單晶(AHg(SCN)₄，A＝Cd²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺)選取重量百分比為1-3％的氫化鉀(鈉)作溶劑，在起始溫度30-40℃的硫氰酸汞鹽硫氰酸汞鹽過飽和溶液中進行旋轉籽晶降溫生長，籽晶轉速15-30rpm，降溫速度0.1-0.3℃/天。

生長溶劑的選擇對于溶液降溫法晶體生長來說是十分重要的，通過實驗本發明得到硫氰酸汞鹽在氯化鉀(鈉)溶劑中的溶解度曲線，與硫氰酸汞鹽在水中的溶解度曲線相比，硫氰酸汞鹽在氯化鉀(鈉)溶液中的溶解度大大的高于在純水中的溶解度，且隨溫度的升高，溶解度增大。本發明選擇了重量百分比為1-3％的氯化鉀(鈉)水溶液作溶劑，其中尤以2.0％的氯化鉀溶液為佳。圖1和圖2分別為硫氰酸汞鎘在水中的溶解度曲線和硫氰酸汞鎘在2％氯化鉀溶液中的溶解度曲線。在20-40℃生長溫度時，采用降溫法生長，溶液穩定，十分有利于晶體的生長。