一種大尺寸信息存儲單晶體的生長方法
【專利摘要】一種大尺寸信息存儲單晶體的生長方法，簡單巧妙、只需要50℃以下的溫和條件、節(jié)能、醇溶液生長無毒、廢液循環(huán)使用、環(huán)保。在相轉(zhuǎn)變過程中也只需要168℃的溫度維持幾分鐘就可以完成從非鐵電大尺寸單晶I晶型到需要的大尺寸單晶II晶型的轉(zhuǎn)變。同時，省去最為復(fù)雜的轉(zhuǎn)晶步驟，直接將籽晶懸掛在母液中，操作更簡單，設(shè)備更簡易，降溫速率更快，生長周期縮短。后處理方法也改進的更簡單，直接拉出晶體放入同溫度的恒溫油浴槽內(nèi)。改進后晶體質(zhì)量不受影響。
【專利說明】
一種大尺寸信息存儲單晶體的生長方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種新型大尺寸信息存儲單晶的制造技術(shù)，具體是一種二異丙胺鹽酸鹽大尺寸塊狀鐵電單晶體的環(huán)保節(jié)能的快速生長方法。
【背景技術(shù)】
[0002]分子基信息存儲材料是實現(xiàn)信息存儲、遙感、通訊、微電子、激光等關(guān)乎國民經(jīng)濟和國防的一類不可或缺的重要智能材料。并且由于其特殊的分子結(jié)構(gòu)可以集光、電、磁、熱、力等多重物理特性于一體，使得其具有任何材料都不可代替的特殊應(yīng)用前景，可以滿足未來飛速發(fā)展的高集成化對材料的特殊要求。目前，可以廣泛應(yīng)用的鐵電材料是非常有限的，且主要為無機陶瓷(如ΒΤ0、ΡΖΤ等壓電鐵電體)。但這類陶瓷材料基本都包含有毒性的重金屬、含重金屬密度大、廢棄物污染較重、生長大單晶需要高溫燒結(jié)，能耗高，在生產(chǎn)、應(yīng)用和廢棄物處理諸多環(huán)節(jié)都需要改進。
[0003]如目前主要應(yīng)用的含鉛氧化物及其衍生物的陶瓷Pb(Til-XZrX)O3,燒結(jié)溫度達到了 600-1000°C之間的高溫，制備單晶時候需要維持這個高溫幾天甚至幾十天，會產(chǎn)生劇毒的PbO固體廢棄物，回收難，維持高溫消耗巨大的電能。給自然環(huán)境造成嚴重的污染。同時這些重金屬和其它的一些摻雜的元素資源有限，后期的發(fā)展成本會越來越高。
[0004]目前新型分子鐵電材料的大單晶體生長方法還剛剛起步，并未獲得成熟的方法，對于二異丙基銨鹽酸鹽高性能鐵電材料，發(fā)表在現(xiàn)有材料雜志上的文獻報道的晶體尺寸比較小，是直接在甲醇中生長的，只有1-2個毫米。但經(jīng)過近期一系列詳細測試表征證明其各項性能均接近和達到了陶瓷鈦酸鋇水平，飽和極化和居里溫度都非常高。其大尺寸單晶體生長比較困難。傳統(tǒng)的:火焰法、提拉法、熱交換法和導(dǎo)向溫梯法等都不適用該材料。因此尋找低燒結(jié)溫度且環(huán)保的鐵電材料是國際材料學研究的長期難以攻克的難關(guān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題:本發(fā)明目的是設(shè)計一種大尺寸信息存儲單晶體的生長方法，傳統(tǒng)鐵電信息存儲材料的陶瓷大單晶體生長方法復(fù)雜、成本高、需要1000 °C左右的高溫、能耗高、廢氣廢渣含有重金屬污染大。本新材料生長大單晶體方法簡單巧妙、只需要50°C以下的溫和條件、節(jié)能、醇溶液生長無毒、廢液循環(huán)使用、環(huán)保。在相轉(zhuǎn)變過程中也只需要168°C的溫度維持幾分鐘就可以完成從非鐵電大尺寸單晶I晶型到需要的大尺寸單晶II晶型的轉(zhuǎn)變。同時，省去最為復(fù)雜的轉(zhuǎn)晶步驟，直接將籽晶懸掛在母液中，操作更簡單，設(shè)備更簡易，降溫速率更快，生長周期縮短。后處理方法也改進的更簡單，直接拉出晶體放入同溫度的恒溫油浴槽內(nèi)。改進后晶體質(zhì)量不受影響。
[0006]技術(shù)方案:一種大尺寸信息存儲單晶體的生長方法，其晶體生長過程均在油浴恒溫槽中的生長瓶內(nèi)進行；晶體的生長方法包括以下步驟:
[0007]I)制備飽和母液:在生長瓶內(nèi)放入原料二異丙胺鹽酸鹽后加入溶劑分析純乙醇，得到原料溶液，利用原料溶液制備飽和母液；
[0008]2)放晶:將籽晶粘于細絲線一端，下降至步驟I)所述飽和母液高度的中間位置，另一端固定在生長瓶口 ；
[0009]3)程序降溫生長；
[0010]4)后處理:待步驟2)中的籽晶進行程序降溫生長達到所需尺寸的晶體時，通過細絲線拉出生長后的晶體，放于另一個相同溫度的生長瓶中；
[0011]5)熱晶型轉(zhuǎn)變:將步驟5)中放有晶體的生長瓶在油浴恒溫槽中加熱至168°C后，冷卻，待冷卻至室溫后將晶體取出，得到大尺寸信息存儲單晶體;所述加熱過程中的升溫速率和冷卻過程中的降溫速率均為5-10°C每小時。確保晶體內(nèi)外的溫度一致保持應(yīng)力平衡而不開裂。整個過程不需要通氣體保護，操作簡單。此時前期生長的正交相I晶型已經(jīng)通過熱致晶型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變方法完全轉(zhuǎn)變?yōu)樾枰蔫F電信息存儲材料的單斜相II晶型大尺寸單晶體。在168°C發(fā)生熱致晶型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變是該晶體的獨有特點，本專利正是應(yīng)用了該特點，繞過了直接生長II晶型困難的難題。
[0012]進一步的，由于省略了轉(zhuǎn)晶步驟，且用乙醇作溶劑，此時保證了不易于析出額外的其它晶體，因此降溫速率可以更快，晶體生長周期也就縮短了。改進后晶體質(zhì)量不受影響。因此步驟3)所述程序降溫生長的降溫速率維持在0.5°C每天。
[0013]進一步的，步驟I)中所述飽和母液的制備步驟是:
[0014]1-1)將放有原料溶液的生長瓶蓋上蓋子，置于溫度為40°C?50°C的油浴恒溫槽內(nèi)；
[0015]1-2)攪拌，使原料充分溶解達到飽和；
[0016]1-3)將步驟1-2)所得溶液進行熱過濾，得到清澈的飽和母液；
[0017]1-4)將步驟1-3)所得飽和母液轉(zhuǎn)移到50°C的生長瓶中，蓋上帶有硅油液封的蓋子，放入油浴恒溫槽內(nèi)進行保溫；
[0018]1-5)保溫2?4小時后，所述生長瓶內(nèi)的溫度能夠達到40°C?50°C的飽和溫度。整個操作過程都要在40-50°C范圍內(nèi)的環(huán)境快速完成，必須確保所得到的溶液是飽和的并且不能析出任何微小的晶體。
[0019]進一步的，所述步驟1-1)中蓋子為中間開孔的乳膠蓋，步驟1-2)通過插在乳膠蓋中間孔內(nèi)的聚四氟攪拌棒攪拌。
[0020]進一步的，步驟2)中所述放晶的步驟是:
[0021 ] 2-1)將籽晶粘于細絲線一端，下降至距離所述飽和母液的液面處1mm?40mm處，靜置5?10分鐘，使得所述籽晶升溫至與飽和母液的溫度一致；
[0022]2-2)將所述籽晶下降至所述飽和母液的液面高度的中間靠上3?4厘米的位置，靜置。
[0023]5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大尺寸信息存儲單晶體的生長方法，其特征在于，所述油浴恒溫槽和生長瓶均為玻璃材質(zhì)，所述油浴恒溫槽的體積為50?100升，所述母液瓶的尺寸為I?10升。
[0024]進一步的，所述油浴恒溫槽內(nèi)設(shè)置有控溫系統(tǒng)，所述控溫系統(tǒng)為電加熱圈水浴加熱裝置，加熱功率為0.5kw?5kw。低成本且加熱穩(wěn)定。
[0025]進一步的，所述步驟2)中，籽晶另一端直接系在生長瓶口。方便簡單快捷。
[0026]有益效果:本發(fā)明的積極效果體現(xiàn)在:
[0027]1、本方法采用50°C以下的接近室溫的溫度生長，相對傳統(tǒng)的高溫1000°C左右的熔融后生長相比較非常節(jié)能，大大節(jié)約了用于維持高溫而消耗的電能。同時簡化了高溫生長的復(fù)雜工序，操作更加簡單容易。本發(fā)明開展的分子基鐵電材料的研究制備了一個高性能的分子鐵電材料，并通過綠色環(huán)保的方法生長了大尺寸單晶體，原料便宜易得無污染，為應(yīng)用建立了材料基礎(chǔ)。
[0028]2、使用乙醇作溶劑最適合該晶體生長，生長速度快且質(zhì)量好，此外還綠色環(huán)保;而不是采用甲苯、苯、DMF、甲醇、氯仿等有環(huán)境毒性的有機溶劑。生長晶體后的廢液可循環(huán)使用，作為下次晶體生長的原料直接投料。整個過程沒有廢氣廢液和廢渣產(chǎn)生，非常環(huán)保。
[0029]3、采用恒溫油浴程序控溫，溫度穩(wěn)定性好不出現(xiàn)溫度波動，且程控電加熱圈功率適中程序響應(yīng)快不出現(xiàn)加熱過度和滯后現(xiàn)象。因為溫度穩(wěn)定性對于生長至關(guān)重要，如果出現(xiàn)波動晶體會出現(xiàn)溶解和快速析出，影響晶體質(zhì)量或者變?yōu)槎嗑Ф皇菃尉АＭ瑫r油浴的另一個目的是后續(xù)熱處理晶型轉(zhuǎn)變過程可以直接在油浴鍋內(nèi)進行，不需要換裝置更易于恒溫操作。
[0030]4、不需要使用貴金屬等材質(zhì)的坩禍，只需要普通玻璃瓶作為生長瓶，玻璃瓶透明容易觀察晶體生長情況，且成本非常低。同時原料也是非常簡單易得的小分子的二異丙胺鹽酸鹽，與含有重金屬(鉛、鉍、鋇等)的傳統(tǒng)陶瓷鐵電單晶體相比，不但環(huán)?？稍偕?，原料成本更是非常低。
[0031]5、不再需要轉(zhuǎn)晶步驟，方法更簡易，省略了復(fù)雜的生長瓶的旋轉(zhuǎn)裝置。直接將晶體粘在絲線一端，另一端固定在瓶口(系在瓶口即可)；后處理時直接將晶體拉出放于同溫度的恒溫油浴鍋內(nèi)，避免了換油過程溫度波動引起的晶體表面析出小晶體或溶解，同時方法更簡單，省時省力。
[0032]6、采用首先生長結(jié)晶性好的I晶型，再利用I晶型在168°C不可逆轉(zhuǎn)為II晶型的特點間接得到了所需要的II晶型分子鐵電單晶體。且II晶型分子鐵電單晶體為可見光和紅外光透過率高、無多晶、缺陷密度低的光學級晶體。繞過了直接生長II晶型困難的問題。
【具體實施方式】
[0033]本發(fā)明一種大尺寸信息存儲單晶體的生長方法，其晶體生長過程均在油浴恒溫槽中的生長瓶內(nèi)進行；晶體的生長方法包括以下步驟:
[0034]I)制備飽和母液:在生長瓶內(nèi)放入原料二異丙胺鹽酸鹽后加入溶劑分析純乙醇，得到原料溶液，利用原料溶液制備飽和母液;制備步驟是:
[0035]1-1)將放有原料溶液的生長瓶蓋上中間開孔的乳膠蓋，置于溫度為40°C?50°C的油浴恒溫槽內(nèi)；
[0036]1-2)通過插在乳膠蓋中間孔內(nèi)的聚四氟攪拌棒攪拌，使原料充分溶解達到飽和；
[0037]1-3)將步驟1-2)所得溶液進行熱過濾，得到清澈的飽和母液；
[0038]1-4)將步驟1-3)所得飽和母液轉(zhuǎn)移到50°C的生長瓶中，蓋上帶有硅油液封的蓋子，放入油浴恒溫槽內(nèi)進行保溫；
[0039]1-5)保溫2?4小時后，所述生長瓶內(nèi)的溫度能夠達到40°C?50°C的飽和溫度。整個操作過程都要在40-50°C范圍內(nèi)的環(huán)境快速完成，必須確保所得到的溶液是飽和的并且不能析出任何微小的晶體。
[0040] 2)放晶:
[0041 ] 2-1)將籽晶粘于細絲線一端，下降至距離所述飽和母液的液面處1mm?40mm處，靜置5?10分鐘，使得所述籽晶升溫至與飽和母液的溫度一致；
[0042]2-2)將所述籽晶下降至所述飽和母液的液面高度的中間靠上3?4厘米的位置，靜置;細絲線另一端固定在生長瓶口。
[0043]3)程序降溫生長；由于省略了轉(zhuǎn)晶步驟，且用乙醇作溶劑，此時保證了不易于析出額外的其它晶體，因此降溫速率可以更快，晶體生長周期也就縮短了。改進后晶體質(zhì)量不受影響。因此步驟3)所述程序降溫生長的降溫速率維持在0.5°C每天。
[0044]4)后處理:待步驟2)中的籽晶進行程序降溫生長達到所需尺寸的晶體時，通過細絲線拉出生長后的晶體，放于另一個相同溫度的生長瓶中；
[0045]5)熱晶型轉(zhuǎn)變:將步驟5)中放有晶體的生長瓶在油浴恒溫槽中加熱至168°C后，冷卻，待冷卻至室溫后將晶體取出，得到大尺寸信息存儲單晶體;所述加熱過程中的升溫速率和冷卻過程中的降溫速率均為5-10°C每小時。確保晶體內(nèi)外的溫度一致保持應(yīng)力平衡而不開裂。整個過程不需要通氣體保護，操作簡單。此時前期生長的正交相I晶型已經(jīng)通過熱致晶型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變方法完全轉(zhuǎn)變?yōu)樾枰蔫F電信息存儲材料的單斜相II晶型大尺寸單晶體。在168°C發(fā)生熱致晶型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變是該晶體的獨有特點，本專利正是應(yīng)用了該特點，繞過了直接生長II晶型困難的難題。
[0046]實例1:
[0047]取500g二異丙胺鹽酸鹽原料加入IL的普通玻璃瓶內(nèi)，再倒入600mL的無水乙醇作為溶劑。將恒溫槽功率調(diào)到1.5kw并設(shè)定溫度到45.(TC，之后開啟控溫系統(tǒng);蓋上中間帶有直徑0.5cm開孔的乳膠蓋子并放入一根40cm長聚四氟攪拌棒;將生長瓶放入一根電動的聚四氟攪拌棒，以35轉(zhuǎn)每分鐘攪拌加速溶解至完全飽和。提前準備好一個10公分的布氏漏斗和IL的抽濾瓶以及IL的玻璃瓶，均加熱到50.00C01天后快速熱過濾帶有部分原料沒被溶解的溶液，得到45.0°C飽和熱溶液，并迅速移入提前預(yù)熱好的另一個干凈的IL玻璃瓶內(nèi)。準備硅油液封的蓋子，液封蓋蓋好后放入恒溫槽內(nèi)保溫2小時。熱過濾過程要維持溫度在飽和溫度以上，不能析出微晶。因為所用的玻璃器皿和漏斗都是提前預(yù)熱到飽和溶液溫度以上，且操作在2分鐘內(nèi)完成，并沒有析出微晶。生長瓶通過恒溫靜置2小時后也沒有析出微晶，此時溶液已經(jīng)與恒溫槽溫度保持平衡一致了。
[0048]接下來為放晶。選取一個長寬高均在Imm左右的塊狀單晶作為籽晶，并粘于0.05_直徑的細絲線一端，調(diào)整細絲線長度使籽晶能夠位于液面以上20mm處，靜置3分鐘，使得籽晶吸附醇蒸汽形成溶液保護膜以防止籽晶接觸飽和溶液的一瞬間表面結(jié)晶核誘發(fā)快速析出結(jié)晶，同時使得晶體在生長瓶內(nèi)升溫到和飽和溶液一樣的溫度，避免籽晶溫度低引起快速結(jié)晶。此時將籽晶繼續(xù)降至液面以下的中心靠上4厘米的位置，使籽晶靜止不動，觀察結(jié)晶情況，如果籽晶周圍新溶解的濃度大的溶液上漂則說明沒有達到飽和，下漂則是過飽和，本次是上漂過飽和，然后拉起籽晶，做升溫處理，提高恒溫槽0.2°C后繼續(xù)靜置觀察I小時，再次放晶此時無迅速結(jié)晶情況，籽晶稍微長大一點點。4小時候后籽晶已經(jīng)長大了一倍，此后開始降溫。由于省略了不需要轉(zhuǎn)晶這個復(fù)雜步驟的很大改進，降溫控制在0.5°C/天的較塊速度。降溫慢了生長緩慢，降溫快了會結(jié)晶過快影響晶體質(zhì)量，同時過快還會在生長瓶底部析出額外的晶體與大晶體爭奪析出的原料影響大晶體的生長速度。晶體長到合適大小后停止降溫，保溫4小時后直接拉出晶體迅速放入恒溫油浴槽的硅油內(nèi)。硅油有與飽和溶液一樣的溫度，不會引起冷熱開裂。母液留作下次使用，不產(chǎn)生廢液廢渣。
[0049]恒溫I小時后，開始進行加熱晶型轉(zhuǎn)換，恒溫槽以5°C每小時升溫到168°C維持10分鐘，然后等速降溫到室溫。整個過程有硅油的保護因此不需要通氣體保護，操作簡單。降至室溫后將晶體取出。此時前期生長的I晶型已經(jīng)通過熱致晶型轉(zhuǎn)變方法完全轉(zhuǎn)變?yōu)樾枰挠糜谛畔⒋鎯Φ腎I晶型大尺寸單晶體材料。熱致晶型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變是該晶體的獨有特點，本專利正是應(yīng)用了該特點，繞過了直接生長II晶型困難的難題，此外還做了較大的改進，省略了較為復(fù)雜的轉(zhuǎn)晶步驟。所得晶體為塊狀透明的單晶體，經(jīng)檢驗晶體質(zhì)量良好。
[0050]實例2:
[0051 ]稱取400g二異丙胺鹽酸鹽原料加入2L的普通玻璃瓶內(nèi)，同時將上述實例I的母液廢液也加入該玻璃瓶，再倒入500mL的無水乙醇作為溶劑。將恒溫槽功率調(diào)到2.5kw并設(shè)定溫度到50.(TC，之后開啟恒溫循環(huán)系統(tǒng);蓋上中間帶有直徑0.5cm開孔的乳膠蓋子并放入一根50cm長聚四氟攪拌棒;將生長瓶放入一根電動的聚四氟攪拌棒，以40轉(zhuǎn)每分鐘攪拌加速溶解至完全飽和。提前準備好一個20公分的布氏漏斗和2L的抽濾瓶以及2L的玻璃瓶，均加熱到55.00C。I天后快速熱過濾帶有部分原料沒被溶解的溶液，得到50.(TC飽和熱溶液，并迅速移入提前預(yù)熱好的另一個干凈的2L玻璃瓶內(nèi)。液封蓋蓋好后放入恒溫槽內(nèi)保溫2小時。熱過濾過程要維持溫度在飽和溫度以上，不能析出微晶。因為所用的玻璃器皿和漏斗都是提前預(yù)熱到飽和溶液溫度以上，且操作在2分鐘內(nèi)完成，并沒有析出微晶。生長瓶通過恒溫靜置2小時后也沒有析出微晶，此時溶液已經(jīng)與恒溫槽溫度保持平衡一致了。
[0052]接下來為放晶。選取一個長寬高均在2mm左右的完美的塊狀單晶作為籽晶，并粘于0.05mm直徑的細絲線一端，放入母液瓶內(nèi)液面以上，使籽晶位于液面以上40mm處，靜置4分鐘，使得籽晶吸附醇蒸汽形成溶液保護膜以防止籽晶接觸飽和溶液的一瞬間表面結(jié)晶核誘發(fā)快速析出結(jié)晶，同時使得晶體在生長瓶內(nèi)升溫到和飽和溶液一樣的溫度，避免籽晶溫度低引起快速結(jié)晶。此時將籽晶繼續(xù)降至液面以下的中心靠上4厘米的位置，使籽晶靜止不動，觀察結(jié)晶情況，如果籽晶周圍新溶解的濃度大的溶液上漂則說明沒有達到飽和，下漂則是過飽和，本次是正好飽和無快速結(jié)晶現(xiàn)象，則可以程序降溫生長晶體。
[0053]3小時候后籽晶已經(jīng)長大了一倍，此后開始降溫。因為省去了轉(zhuǎn)晶步驟降溫速率可以更快，控制在0.5°C/天的較快速度。晶體長到合適大小后停止降溫。將晶體迅速拉出放入恒溫油浴槽，操作比較快不會引起晶體表面和內(nèi)部溫度變化。接下來開始進行加熱晶型轉(zhuǎn)換，恒溫槽以5°C每小時升溫到168°C維持5分鐘，然后等速降溫到室溫。整個過程有硅油的保護因此不需要通氣體保護，操作簡單。降至室溫后將晶體取出。此時前期生長的I晶型已經(jīng)通過熱致晶型轉(zhuǎn)變方法完全轉(zhuǎn)變?yōu)樾枰挠糜谛畔⒋鎯Φ腎I晶型大尺寸單晶體材料。所得晶體為塊狀透明的單晶體，經(jīng)檢驗晶體質(zhì)量良好。
[0054]實例3:
[0055]取300g二異丙胺鹽酸鹽原料加入IL的普通玻璃瓶內(nèi)，再倒入500mL的無水乙醇作為溶劑。將恒溫槽功率調(diào)到0.Skw并設(shè)定溫度到40.(TC，之后開啟恒溫循環(huán)系統(tǒng);蓋上中間帶有直徑0.5cm開孔的乳膠蓋子并放入一根40cm長聚四氟攪拌棒;將生長瓶放入一根電動的聚四氟攪拌棒，以30轉(zhuǎn)每分鐘攪拌加速溶解至完全飽和。提前準備好一個10公分的布氏漏斗和IL的抽濾瓶以及IL的玻璃瓶，均加熱到40.00C01天后快速熱過濾帶有部分原料沒被溶解的溶液，得到40.0°C飽和熱溶液，并迅速移入提前預(yù)熱好的另一個干凈的IL玻璃瓶內(nèi)，液封蓋蓋好后放入恒溫槽內(nèi)保溫3小時。熱過濾過程要維持溫度在飽和溫度以上，不能析出微晶。因為所用的玻璃器皿和漏斗都是提前預(yù)熱到飽和溶液溫度以上，且操作在I分鐘內(nèi)完成，并沒有析出微晶。生長瓶通過恒溫靜置3小時后也沒有析出微晶，此時溶液已經(jīng)與恒溫槽溫度保持平衡一致了。
[0056]接下來為放晶。選取一個長寬高均在Imm左右的完美的塊狀單晶作為籽晶，并粘于
0.05mm直徑的細絲線一端，使籽晶位于液面以上1mm處，靜置5分鐘，使得籽晶吸附醇蒸汽形成溶液保護膜以防止籽晶接觸飽和溶液的一瞬間表面結(jié)晶核誘發(fā)快速析出結(jié)晶，同時使得晶體在生長瓶內(nèi)升溫到和飽和溶液一樣的溫度，避免籽晶溫度低引起快速結(jié)晶。此時將籽晶繼續(xù)降至液面以下的中心靠上3厘米的位置，使籽晶靜止不動，觀察結(jié)晶情況，如果籽晶周圍新溶解的濃度大的溶液上漂則說明沒有達到飽和，下漂則是過飽和，本次是未達到飽和，拉出籽晶，然后降溫處理，恒溫槽調(diào)低0.2°C后繼續(xù)靜置。再次放晶，觀察I小時后無迅速結(jié)晶情況，籽晶稍微長大一點。
[0057]5小時候后籽晶已經(jīng)長大了兩倍，此后開始降溫。降溫控制在0.5°C/天的較快速度，晶體長到合適大小后迅速將晶體拉出液面，放入油浴槽內(nèi)繼續(xù)降溫，速率2°C/分鐘，直至室溫后停止。將晶體取出垂直晶體極軸軸向，也就是b軸切成0.05-3mm厚度的一系列薄片。將薄片放入裝有5001^硅油的11^的開口玻璃瓶內(nèi)，并放入油浴槽內(nèi)加熱至168 °C維持2分鐘后冷卻，升溫降溫速率都維持在10°C每小時，保證晶體內(nèi)外的溫度一致。降至室溫后將晶體片取出。此時前期生長的I晶型已經(jīng)通過熱致晶型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變方法完全轉(zhuǎn)變?yōu)樾枰蔫F電信息存儲材料的II晶型單晶體。所得晶體為透明的單晶體薄片，經(jīng)檢驗晶體質(zhì)量良好。
【主權(quán)項】
1.一種大尺寸信息存儲單晶體的生長方法，其晶體生長過程均在油浴恒溫槽中的生長瓶內(nèi)進行;其特征在于，晶體的生長方法包括以下步驟: 1)制備飽和母液:在生長瓶內(nèi)放入原料二異丙胺鹽酸鹽后加入溶劑分析純乙醇，得到原料溶液，利用原料溶液制備飽和母液； 2)放晶:將籽晶粘于細絲線一端，下降至步驟I)所述飽和母液高度的中間位置，另一端固定在生長瓶口； 3)程序降溫生長； 4)后處理:待步驟2)中的籽晶進行程序降溫生長達到所需尺寸的晶體時，通過細絲線拉出生長后的晶體，放于另一個相同溫度的生長瓶中； 5)熱晶型轉(zhuǎn)變:將步驟5)中放有晶體的生長瓶在油浴恒溫槽中加熱至168°C后，冷卻，待冷卻至室溫后將晶體取出，得到大尺寸信息存儲單晶體;所述加熱過程中的升溫速率和冷卻過程中的降溫速率均為5-10 °C每小時。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大尺寸信息存儲單晶體的生長方法，其特征在于，步驟3)所述程序降溫生長的降溫速率維持在0.5°C每天。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大尺寸信息存儲單晶體的生長方法，其特征在于，步驟I)中所述飽和母液的制備步驟是: 1-1)將放有原料溶液的生長瓶蓋上蓋子，置于溫度為40°C?50°C的油浴恒溫槽內(nèi)； 1-2)攪拌，使原料充分溶解達到飽和； 1-3)將步驟1-2)所得溶液進行熱過濾，得到清澈的飽和母液； 1-4)將步驟1-3)所得飽和母液轉(zhuǎn)移到50°C的生長瓶中，蓋上帶有硅油液封的蓋子，放入油浴恒溫槽內(nèi)進行保溫； 1-5)保溫2?4小時后，所述生長瓶內(nèi)的溫度能夠達到40°C?50 V的飽和溫度。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大尺寸信息存儲單晶體的生長方法，其特征在于，所述步驟1-1)中蓋子為中間開孔的乳膠蓋，步驟1-2)通過插在乳膠蓋中間孔內(nèi)的聚四氟攪拌棒攪拌。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大尺寸信息存儲單晶體的生長方法，其特征在于，步驟2)中所述放晶的步驟是: 2-1)將籽晶粘于細絲線一端，下降至距離所述飽和母液的液面處5mm?20mm處，靜置5?10分鐘，使得所述籽晶升溫至與飽和母液的溫度一致； 2-2)將所述籽晶下降至所述飽和母液的液面高度的中間靠上3?4厘米的位置，靜置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大尺寸信息存儲單晶體的生長方法，其特征在于，所述油浴恒溫槽和生長瓶均為玻璃材質(zhì)，所述油浴恒溫槽的體積為50?100升，所述母液瓶的尺寸為I?10升。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大尺寸信息存儲單晶體的生長方法，其特征在于，所述油浴恒溫槽內(nèi)設(shè)置有控溫系統(tǒng)，所述控溫系統(tǒng)為電加熱圈水浴加熱裝置，加熱功率為0.5kw?5kw08.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大尺寸信息存儲單晶體的生長方法，其特征在于，所述步驟2)中，籽晶另一端直接系在生長瓶口。
【文檔編號】C30B7/08GK105862120SQ201610186815
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月29日
【發(fā)明人】付大偉, 熊仁根, 葉瓊, 張毅, 葉恒云, 游雨蒙, 戈加震
【申請人】東南大學