一种LiGa₃Te₅单晶体及其制备方法和应用

摘要

本发明提供一种LiGa3Te5单晶体，该晶体是非中心对称结构，属于三方晶系，空间群为R32，晶胞参数为：α＝β＝90°，γ＝120°，Z＝12，单胞体积为其体块直径为3mm～15mm、长度为20mm～40mm。该LiGa3Te5单晶体的制备方法是首先制备LiGa3Te5多晶原料，再利用坩埚下降法进行LiGa3Te5单晶体的生长。本发明制备的LiGa3Te5单晶体可供晶体物理性能测试与器件研究，并具有足够尺寸体块；具有较宽的红外透过范围，能够通过非线性频率变换技术实现中远红外激光输出，因而可应用于制作红外非线性光学器件；同时可用于制作压电器件。

主权项

1.一种LiGa₃Te₅单晶体的生长方法，该晶体是非中心对称结构，属于三方晶系，空间群为R32，晶胞参数为：α＝β＝90°，γ＝120°，Z＝12，单胞体积为其体块直径为3mm～15mm、长度为20mm～40mm，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备LiGa₃Te₅多晶原料：得到化学计量比Li∶Ga∶Te＝1∶3∶5的LiGa₃Te₅多晶原料，具体步骤如下：①将石英坩埚清洗、烘干备用，同时将所需原料及石墨坩埚进行烘干除水备用；②按化学剂量比2∶3称取金属单质Ga和硫族元素单质Te装入同一支清洗烘干后的石英坩埚中，抽真空至5×10^-3Pa，密封；③将装有金属单质Ga和硫族元素Te单质原料的石英坩埚放入加热设备内，在高于两种原料生成的中间二元相的熔点30℃～50℃的温度下反应10小时～20小时，然后自然降至室温，即生成中间二元相Ga₂Te₃；④将合成的中间二元相Ga₂Te₃多晶料块研磨成粉末，按照化学计量比称取硫族化合物多晶原料所需的其它组份Li和得到的中间二元相粉末装入烘干的石墨坩埚，密封；然后封入高压釜中，抽真空至5×10^-3Pa，密封；⑤将高压釜装入加热设备加热，控制反应温度高于需要制备的最终硫族化合物多晶原料的熔点30℃～50℃，反应30小时～48小时后自然降至室温；⑥降温后开启高压釜，切开石墨坩埚即获得LiGa₃Te₅多晶原料；(2)利用坩埚下降法进行LiGa₃Te₅单晶体的生长：首先对石英管和坩埚进行严格的清洗，将合成的LiGa₃Te₅多晶原料装入坩埚并封入石英管，加热至200℃～300℃下抽真空，当石英管内的真空度达到10^-3～10^-4Pa时，用氢氧焰封结石英管；然后，将装料封结的石英管放入布里奇曼生长炉内，最初坩埚全部位于炉膛上部高温区，炉膛升温至高于多晶料熔点30℃～50℃，多晶粉末充分熔化并过热后，使坩埚以0.1mm/小时～2mm/小时的速率下降，经过温度梯度5℃/cm～30℃/cm的梯度区而进行晶体生长，当坩埚内的熔体全部通过中部梯度区的固-液界面，晶体生长结束；晶体生长结束后，将坩埚下降至下部低温区进行晶体退火处理3天～5天，然后以10℃/小时～30℃/小时的速率降至室温后，即得到直径为3mm～15mm、长度为20mm～40mm的LiGa₃Te₅单晶体。