单晶立方倍半氧化物的制备方法和用途

摘要

本发明涉及通过高温助熔剂生长技术制备任选掺杂有+III价镧系元素离子的钪、钇或稀土元素的立方倍半氧化物的块状或薄膜单晶(空间群No.206，Ia 3)的方法，以及根据该方法获得的没有掺杂的单晶的应用，特别是在光学领域中。

主权项

制备块状或薄膜单晶的方法，所述单晶由钪、钇和/或稀土金属的立方倍半氧化物的基体形成，其中所述基体掺杂有或未掺杂至少一种镧系元素，所述单晶对应于下式(I)：(R¹_1‑xR²_x)₂O₃ (I)其中：‑R¹为选自钪、钇和镧系元素的至少一种III价金属；‑x为0≤x<1；‑R²代表选自镧系的至少一种元素；所述方法特征在于其在化学惰性的坩埚中进行，且其包括以下阶段：1)制备粉状混合物(PM1)，其至少包含：‑由如下组分组成的溶质：至少一种下式(IIa)的倍半氧化物：R’¹₂O₃(IIa)，其中R’¹代表与R¹相同的元素，以及当所述基体掺杂有至少一种镧系元素时，摩尔百分数(x_mp)为0<x_mp≤25mol％的至少一种下式(IIb)的倍半氧化物：R’²₂O₃(IIb)，其中R’²代表与R²相同的元素，应当理解的是所述式(IIa)的倍半氧化物则以摩尔百分数100‑x_mp存在于所述溶质中，所述溶质以0<z≤93mol％的量z存在于混合物PM1中，‑由下式(III)化合物的机械混合物组成的主溶剂：[Li₆(R”¹_1‑x’R”²_x’)(BO₃)₃]  (III)其中R”¹和R”²分别代表与R¹和R²相同的元素，x’为0≤x’<1；2)通过向混合物PM1加入至少一种选自Li₂O、B₂O₃和其中X＝F、Cl、Br或I的LiX的粉状添加剂制备包含所述溶质和下式(IV)的合成溶剂的粉状混合物PM2：[Li₆(R”¹_1‑x’R”²_x’)(BO₃)₃]+(Li₂O和/或B₂O₃和/或LiX)(IV)其中R”¹和R”²分别代表与R¹和R²相同的元素，x’为0≤x’<1，和X＝F、Cl、Br或I，所述混合物PM1以15≤z'<100mol％的量z'存在于混合物PM2中，所述添加剂以0<s≤85mol％的总摩尔量s存在于混合物MP2中，且在混合物PM2中s＝100‑z'；混合物PM2中溶质的摩尔量z"为z”＝z.z'；3)将上述在阶段2)中获得的粉状混合物PM2达到至少等于所述混合物PM2的熔点(T_M.p.)且≤1250℃的温度T_PM2，以使溶质溶解在式(IV)的合成溶剂中，并获得所述溶质在式(IV)的合成溶剂中的液体溶液；4)在借助绕垂直轴进行旋转的固体载体的搅拌下，保持液体溶液的温度在温度T_PM2至少6小时时间；5)以受控方式将液体溶液冷却，从温度T_PM2降到在所述液体溶液的饱和温度(T_Sat)与所述液体溶液的临界过饱和温度(CT_Super)或所述液体溶液的凝固温度之间的温度T_Exp，以使式(I)的预期倍半氧化物在浸没在所述液体溶液并绕垂直轴旋转的所述固体载体上受控结晶，所述冷却以l℃.h^‑1的最大速率进行；6)将所述固体载体从液体溶液中取出，然后以50℃.h^‑1的最大速率将在所述固体载体上结晶的式(I)的倍半氧化物以受控方式从温度T_Exp冷却降至环境温度。