一種尿素長棒籽晶的生長方法
2024-04-08 14:07:05 2
專利名稱：一種尿素長棒籽晶的生長方法
技術領域：
本發明是採用添加劑改變尿素單晶習性的生長方法。
尿素〔(NH2)2CO〕晶體是一種性能優良的有機非線性光學材料。自Kurtz等人1968年報導尿素單晶對雷射輻射產生二次諧波以來，國內外研究者為獲得優質大塊的尿素單晶做過大量的研究工作，鄭道泓在「山大晶體生長」1982。第五期上報導了尿素單晶在醇溶液中生長的一般工藝指出用透明晶體作為籽晶在不同的溶液中進行透明生長時籽晶的不同面的法向生長速度是不同的，但晶體的〔111〕方向生長速度≤0.3mm/天美國專利4，537，990採用籽晶夾板法限制尿素單晶〔111〕面的生長，而增加〔110〕和〔110〕面的生長，並獲得13×8×17mm3透明單晶，黃炳榮等人在「人工晶體」1986年6月第十五卷第二期上報導用特製摯晶架限制Z向生長技術用長棒籽晶從醇溶液中生長出尺寸為44×36×68mm3大單晶。綜上所述，當前尿素單晶生長工藝多數採用溶液降溫法，並用物理方法限制Z方向的生長而擴大晶體〔110〕面和〔
0〕面的透明尺寸，以適應雷射技術應用的要求，其方法中籽晶的獲得是靠自髮結晶或用現有較大尺寸的晶體在〔110〕面解理出1.5×1.5mm2的細棒長條狀晶體，但前者所得一般是針狀的尖晶，短而細，不便操作，後者所得籽晶，由於受夾板的限制其長度將一代比一代縮短。如何快速得到比現有籽晶長几倍十幾倍的長棒籽晶，乃是尿素單晶生長中的一項重要課題，也是本發明的目的。
本發明用溶液降溫法生長尿素單晶，但改變了以往限制Z方向生長的作法，採用添加劑以限制〔110〕面的生長而促使〔001〕方向快速生長已得到大於185mm的長棒晶體，該方法是以有機甲醇為主要溶劑，按每100g甲醇中加入10～50g乙二醇和1-5g乙醇胺添加劑組成混合溶劑，再加入過量的固體優級尿素原料，在30～50℃下配製成過飽和溶液，經過濾平衡36小時，待放籽晶。籽晶採用較大尺寸的尿素晶體在〔110〕面解理出大約1.5×1.5左右，無明顯缺陷的透明長條晶體，然後在中間部分鑽二個小孔，用乙醇溼綢布磨平擦乾，而後用與溶液不起作用的繩子固定在晶架上，放烘箱內預熱到與溶液同溫度再放入上述溶液中生長。在生長過程中應嚴格控制其過飽和度即降溫速度。一般初始生長階段，每天降溫量以0.03～0.1℃為宜，隨著晶體長大，每天降溫量可增至0.05～0.2℃，甚至最後可達0.2～0.5℃，按以上方法進行，其〔001〕方向的平均生長速度每天約4mm。
本發明克服了尿素晶體在〔001〕方向難以長長的問題，改變以往貫用的限制Z方向生長的方法，在尿素-甲醇的飽和溶液中添加乙醇胺，促使尿素籽晶在〔001〕方向快速透明生長，獲得比自髮結晶的籽晶長10倍的長棒籽晶。本發明的優點還在於採用長棒籽晶進行單晶生長時，在同樣的設備條件下，由每月每槽生長單晶13.5mm3提高到50mm3，提高尿素晶體的生長率3.7倍。
取AR級甲醇1557克在40℃下，加入600克AR級尿素原料，然後加入40克乙醇胺，在2500ml磨密封玻璃瓶中恆溫攪拌36小時後過濾，過熱處理後，在40.5℃的恆溫槽中恆溫待下晶種。
用較透明完整的尿素單晶，在〔110〕面解理出1.0×1.5×53mm3的長條晶體作為籽晶並在〔110〕面上鑽二個小孔，在乙醇潤溼的綢布上磨幹，用尼龍絲固定在玻璃摯晶架上，放入42℃烘箱預熱後放入上述飽和溶液中進行生長，並迅速將溫度降至比飽和點溫度低0.02℃的39.98℃以有利於晶體重新恢復生長數小時後開啟晶體轉動以30轉/分的轉速，使籽晶的〔111〕和〔111〕面恢復成錐，經二天後，每天以0.03～0.1℃的降溫量，逐漸降至39℃，再以每天0.1～0.5℃降溫量進行快速生長25天左右，溫度降至30℃以下時，抽出溶液平衡至室溫時方可取出晶體，得到12×12×150mm3的尿素長棒籽晶。
權利要求
1.一種用溶液降溫法從(甲醇一乙二醇一乙醇胺)的尿素飽和溶液中，高效快速地沿Z軸
方向生長尿素長棒籽晶的生長方法，其步驟是選擇較完整的晶體沿[110]面解理成細長條狀作為籽晶，固定在適宜
方向生長的玻璃晶架上。在上述的溶液體系中生長時，嚴格控制各生長階段的降溫速度。其特徵是採用添加劑乙醇胺抑制晶體[110]柱面擴大，提高
方向生長速度。
2.權利要求1中的添加劑乙醇胺在溶液中的最佳用量為每100克甲醇或甲醇-乙二醇中為1～5克。
全文摘要
本發明是一種尿素長棒籽晶的生長方法。採用溶液降溫法，在尿素的甲醇飽和溶液中添加乙醇胺來提高尿素單晶在(001)方向的生長速度，抑制(110)柱面的擴大生長，從而得到在(001)方向的生長速度約為每天4mm。長度大於185mm的長棒籽晶。
文檔編號C30B29/54GK1046199SQ89102130
公開日1990年10月17日 申請日期1989年4月5日 優先權日1989年4月5日
發明者黃炳榮 申請人:中科院福建物質結構研究所