BPO_4晶体生长研究

BPO4晶体对称性属于I4空间群。据报道 ,BPO4的粉末倍频效应为KDP的 2倍 ,紫外透光波段延伸至小于 1 5 0nm ,有希望成为深紫外非线性光学材料。BPO4是非一致熔融化合物 ,转熔温度 1 470℃ ,可用助熔剂法进行生长。BPO4和Li4P2 O7形成简单的二元低共熔体系 ,曾有用Li4P2 O7做为助熔剂生长BPO4晶体的报道。我们的研究发现这种体系很难长出大尺寸透明单晶 ,而在BPO4 Li4P2 O7体系中加入适量的NaCl可以显著改善晶体的生长性能 ,获得质量较好的单晶。晶体生长在电阻炉中进行 ,将按适当比例称取的BPO4,Li4P2 O7和NaCl均匀混合后放入铂金坩埚中 ,升温至 1 0 0 0℃ ,原料完全熔融后 ,用顶部籽晶法生长晶体。降温速度为 0 .5～ 1℃ /d ,转速为 1 0～ 2 0r/min ,经过 2 0d后 ,获得尺寸为 1 0mm× 1 0mm× 8mm ,绝大部分透明的单晶。研究表明 ,只用Li4P2 O7做助熔剂时 ,BPO4晶体极易出现枝蔓型生长 ,生长缓慢 ,获得的晶体包裹严重 ,还常有空洞。加入NaCl后 ,降低了晶体的生长温度 ,晶体在生长过程中可以基本保持形状 ,生长速度加快 ,晶体没有空洞 ,包裹明显减少。这是由于NaCl降低了体系的黏度从而提高了溶质的传输速度 ,而且适当控制NaCl的量可以并不使熔体的挥发性明显增加。

BPO_4晶体的生长及孪晶缺陷分析

利用助熔剂法 ,采用顶部籽晶技术生长出新型非线光学晶体材料BPO4 (简称BPO)晶体 ,用同步辐射白光X射线形貌术拍摄了 (0 0 1) ,(10 1)切片的形貌像 ,观察到了生长孪晶结构。从形貌像中可明显地观察到游离于主晶形貌像之外的孪晶形貌像 ,并从结构上解释了孪晶的形成原因。

有序方石英矿非线性光学晶体的探索

虽然方石英矿晶体为数不少 ,但是有序方石英矿晶体并不太多。我们将有序方石英矿晶体作为新型非线性光学材料的探索目标 ,是因为有其三方面的诱人之处。首先是它的透光波谱特性十分引人兴趣。从深紫外到中红外那么宽的波段范围内 ,都可以找到透明的有序方石英矿晶体 ,这些化合物晶体材料的总体透光特性覆盖了从深紫外到中红外的非线性光学应用范围 ,有着很大的应用研究价值。其次是有序方石英矿晶体的结构类似于四方相石英结构 ,在其单胞中 ,由一种或一种以上正四面体按四次轴方向有序堆积而成。所以 ,此类晶体中的每个四面体的微观倍频系数x12 3 ( 2 ) 都可以得到有效的叠加 ;同时 ,所有四面体都共用其端基原子 ,使其单胞内正面体结构单元基团密度达到最大。因此 ,虽然正四面体的微观倍频系数不大 ,但是该系列材料有较大的宏观倍频系数。另外从化学角度出发 ,有序方石英矿系列材料还可以通过同族元素的置换合成出更多的、基本同构的化合物 ,这是特别令人感兴趣的。有序方石英矿晶体的基本构型有两类 :ABX4和MABX4。我们已经在ABX4构型中发现了在上述方面具有代表性的两种晶体—BPO和IPS。BPO晶体是该系列紫外材料的代表之一 ,由于其氧原子都以桥氧的形式共有 ,无悬挂键 ,其紫外吸收边可达 1 30nm 。