專利名稱：近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體及其生長方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬光電材料領(lǐng)域。具體地講它是一種近化學(xué)計(jì)量比的鈮酸鋰晶體及其生長方法。近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體是優(yōu)異的光電子材料，具有十分廣泛的應(yīng)用前景。
背景技術(shù)：
鈮酸鋰晶體是一種集電光、聲光、非線性、光折變及激光活性等效應(yīng)于一身的罕見晶體，在表面波濾波器、電光調(diào)制、電光開關(guān)、光波導(dǎo)及其激光器、倍頻、高密度信息存儲等方面有著廣泛的應(yīng)用前景，是一種如硅單晶一樣不可多得的多功能人工晶體。對鈮酸鋰晶體的研究開發(fā)一直是國際上持續(xù)不斷的熱點(diǎn)。
當(dāng)前鈮酸鋰晶體最大的突破在于近化學(xué)計(jì)量比([Li]/[Nb]＝1∶1)晶體的生長。與通常的同成分([Li]/[Nb]≈48.5∶51.5)晶體相比，近化學(xué)計(jì)量比晶體的電光系數(shù)和非線性光學(xué)系數(shù)分別增大了30％和27％；周期極化反轉(zhuǎn)電壓可降低兩個量級；光折變靈敏度和光致折射率變化可提高一個量級；非揮發(fā)性全息存儲的響應(yīng)時間可縮短兩個量級；光致發(fā)光的強(qiáng)度可提高兩個量級；在摻入少量MgO后抗光傷能力可提高四個量級以上；在摻入少量鐵和強(qiáng)還原的狀態(tài)下，全息寫入的響應(yīng)時間達(dá)到亞秒級，比同成分摻鐵鈮酸鋰晶體縮短了四個量級。
如此優(yōu)異的物理性能，加之十分廣泛的應(yīng)用前景，使得近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體迅速成為國際上競相追逐的光電子材料。許多國家的研究與開發(fā)機(jī)構(gòu)對之投入了極大的熱情和人力、物力，以期掌握生長近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體的關(guān)鍵技術(shù)，占領(lǐng)這一在光電信息領(lǐng)域具有研究開發(fā)平臺性質(zhì)的基質(zhì)材料的制高點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種獲得近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體及其生長方法，本發(fā)明之晶體光學(xué)質(zhì)量好，技術(shù)適于產(chǎn)業(yè)化。
本發(fā)明鈮酸鋰晶體中Li2O的含量在49mol.％以上。
本發(fā)明所說的近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體可以包括各種摻雜如鎂、鋅、銦、鐵、銅、錳、鈰、鐿、鉻、鉺或釹中的一種或一種以上。摻雜量為MgO或ZnO(0～5mol.％)，In2O3(0～3mol.％)，F(xiàn)e2O3、CuO、Mn2O3、Ce2O3、Yb2O3、Cr2O3、Er2O3或Nd2O3(0～1mol.％)。
本發(fā)明的近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體是通過填加K2O助溶劑，降低鈮酸鋰的熔點(diǎn)，提高晶體的鋰鈮比，在熔融狀態(tài)下，利用提拉法生長的。
本發(fā)明具體的實(shí)施步驟是(一)名義純近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體(1)按[Li2CO3]/[Nb2O5]＝48～58∶42～52的比例配料，加入3～15wt.％的K2O，在混料機(jī)上充分混合20～40小時，在800～950℃恒溫2～5小時，使Li2CO3充分分解，在1000～1150℃煅燒2～8小時成鈮酸鋰粉料。(2)將該粉料壓實(shí)，放于白金坩堝內(nèi)，用提拉法按拉脖、放肩、等徑、收尾等過程生長晶體，拉速0.01～5mm，轉(zhuǎn)速15～30rpm，氣液溫差15～25℃，熔體內(nèi)溫度梯度1.0～2.5℃/mm，熔體上方溫梯為0.5～2.0℃/mm。(3)生長后的晶體在1180～1210℃單疇化、退火，可得名義純近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體。(二)近化學(xué)計(jì)量比摻雜鈮酸鋰晶體(1)按[Li2CO3]/[Nb2O5]＝46～58∶42～54的比例配料，摻入所需雜質(zhì)，如MgO或ZnO(0～5mol.％)，In2O3(0～3mol.％)，F(xiàn)e2O3、CuO、Mn2O3、Ce2O3、Yb2O3、Cr2O3、Er2O3或Nd2O3(0～1mol.％)的一種或一種以上，再加入2～15wt.％的K2O，在混料機(jī)上充分混合20～40小時，在800～950℃恒溫2～5小時，使Li2CO3充分分解，在1000～1150℃煅燒2～8小時成摻雜鈮酸鋰粉料。(2)將該粉料壓實(shí)，放于白金坩堝內(nèi)，用提拉法按拉脖、放肩、等徑、收尾等過程生長晶體，拉速0.01～5mm，轉(zhuǎn)速15～30rpm，氣液溫差15～25℃，熔體內(nèi)溫度梯度1.0～2.5℃/mm，熔體上方溫梯為0.5～2.0℃/mm。(3)生長后的晶體在1150～1210℃單疇化、退火，可得近化學(xué)計(jì)量比摻雜鈮酸鋰晶體。
本發(fā)明的近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體中Li2O的含量在49mol.％的以上，且光學(xué)質(zhì)量好。在表面波濾波器、電光調(diào)制、電光開關(guān)、光波導(dǎo)其激光器、倍頻、參量振蕩、高密度信息存儲、光電器件集成等方面有著非常廣泛的應(yīng)用前景。
本發(fā)明的突出的實(shí)質(zhì)性的特點(diǎn)和積極效果可從下述實(shí)施例中得以體現(xiàn)，但是它們并不是對本發(fā)明作任何限制。
具體實(shí)施例方式
權(quán)利要求
1.一種近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體，其特征在于所說的晶體中Li2O的含量在49mol.％以上。
2.按照權(quán)利要求1所說的近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體，其特征在于它包括摻雜如鎂、鋅、銦、鐵、銅、錳、鈰、鐿、鉻、鉺或釹中的一種或一種以上；所說的摻雜量為MgO或ZnO 0～5mol.％，In2O30～3mol.％，F(xiàn)e2O3、CuO、Mn2O3、Ce2O3、Yb2O3、Cr2O3、Er2O3或Nd2O30～1mol.％。
3.權(quán)利要求1所說的近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體的生長方法，其特征在于它包括下述步驟(1)按[Li2CO3]/[Nb2O5]＝46～58∶42～54的比例配料，按計(jì)量選擇MgO、ZnO、In2O3、Fe2O3、CuO、Mn2O3、Ce2O3、Yb2O3、Cr2O3、Er2O3或Nd2O3中的一種或一種以上，加入2～15wt.％的K2O，在混料機(jī)上充分混合20～40小時，在800～950℃恒溫2～5小時，使Li2CO3充分分解，在1000～1150℃煅燒2～8小時成鈮酸鋰粉料；(2)將該粉料壓實(shí)，放于白金坩堝內(nèi)，用提拉法按拉脖、放肩、等徑、收尾過程生長鈮酸鋰晶體，拉速0.01～5mm，轉(zhuǎn)速15～30rpm，氣液溫差15～25℃，熔體內(nèi)溫度梯度1.0～2.5℃/mm，熔體上方溫梯為0.5～2.0℃/mm；(3)生長后的晶體在1150～1210℃單疇化、退火，可得近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體。
4.權(quán)利要求1所說的近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體的應(yīng)用，其特征在于它可以作為一種多功能光電材料用于表面波濾波器、電光調(diào)制、電光開關(guān)、光波導(dǎo)其激光器、倍頻、參量振蕩、高密度信息存儲或光電器件集成。
全文摘要
本發(fā)明屬光電材料領(lǐng)域。它提供了一種生長近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體的方法:采用填加K
文檔編號C30B29/10GK1362545SQ0114433
公開日2002年8月7日 申請日期2001年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月17日
發(fā)明者孔勇發(fā), 許京軍, 陳曉軍, 黃自恒, 李兵, 黃暉, 孫騫, 唐柏權(quán), 陳紹林, 張玲, 劉士國, 張光寅 申請人:南開大學(xué)