一種有機非線性光學晶體用籽晶的生長方法技術

本發(fā)明專利技術屬于晶體生長技術領域，涉及一種籽晶的生長方法，尤其是一種有機非線性光學晶體用籽晶的生長方法，用于高質(zhì)量有機晶體生長場合，解決自發(fā)成核過程中晶核品質(zhì)和數(shù)量難以控制，晶核之間易粘連的難題，實現(xiàn)自發(fā)成核過程中晶核品質(zhì)和數(shù)量可控，有效避免晶核之間的粘連，提高籽晶的品質(zhì)；先將有機晶體原料與有機溶劑混合，再進行抽濾和熱處理，然后在育晶缸中保溫，再緩慢降溫，當溶液溫度降至亞穩(wěn)區(qū)間時，放入晶體薄片，并進一步降低降溫速率，制得籽晶，其原理可靠，操作簡單，品質(zhì)好，效率高，對于光電子類新材料制備領域具有舉足輕重的作用，能夠用于制備光電子器件，具有良好的經(jīng)濟效益和廣闊的市場前景。

Method for growing seed crystal of organic nonlinear optical crystal

The invention belongs to the technical field of crystal growth, growth method relates to a seed, especially for seed growth method of an organic nonlinear optical crystal for high quality organic crystal growth situation, solve the spontaneous nucleation process is difficult to control the quality and quantity of nuclear MICROTEK, easy adhesion problem between nuclei, achieve spontaneous nucleation MICROTEK core quality and quantity control, effectively avoid the adhesion between the crystal nucleus, improve seed quality; the organic crystal material mixed with organic solvent, and then filtration and heat treatment, and then in the crystal cylinder was holding, and slowly cooling, when the temperature dropped to the metastable zone, add crystal slice, and to further reduce the cooling rate, prepared seed, its principle is reliable, simple operation, good quality, high efficiency, for the new class of optoelectronic material preparation field has very light It can be used in the preparation of optoelectronic devices, and has good economic benefits and broad market prospects.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種有機非線性光學晶體用籽晶的生長方法
：本專利技術屬于晶體生長
，涉及一種籽晶的生長方法，尤其是一種有機非線性光學晶體用籽晶的生長方法，用于高質(zhì)量有機晶體生長及光電子器件制備場合。
技術介紹
：與目前研究的無機晶體(如LiNbO3、GaAs及InP)相比，有機非線性光學晶體(如(4-(4-二甲氨基苯乙烯基)甲基吡啶對甲苯磺酸鹽，簡稱DAST)、(4-(4-二甲氨基苯乙烯基)甲基吡啶2,4,6-甲基苯磺酸鹽，簡稱DSTMS)以及(2,3,4-羥乙基5,5-二甲基苯胺(2-亞乙基)丙二腈，簡稱OH1))具有較大的二階非線性光學系數(shù)、電光系數(shù)以及較低的介電常數(shù)，在高效太赫茲波的產(chǎn)生與探測、光電轉(zhuǎn)換、電光取樣、毫米波監(jiān)測、倍頻及光學參數(shù)發(fā)生方面具有廣闊的應用前景；另外，有機晶體的結(jié)構易裁剪，設計空間大，電子響應速度快，更能滿足未來超高寬帶光子器件的使用需求；而實現(xiàn)有機非線性光學晶體的應用的關鍵是制備出高質(zhì)量、大尺寸晶體，但現(xiàn)有的晶體生長技術仍存在較難解決的問題，制約了晶體應用技術的進展。目前主要使用的有機晶體制備方法有兩種：一種是自發(fā)成核法，另一種是籽晶法。利用自發(fā)成核法生長出的晶體質(zhì)量不理想，主要原因在于生成的晶核落在容器底部，隨著晶核長大，與底部容器的接觸面積變大，導致底部晶面溶液傳質(zhì)過程進行不充分，易產(chǎn)生晶體缺陷；日本學者在容器底部放置刻有凹槽的斜板，能使部分晶核滑落在凹槽處直立生長，但仍然無法控制大部分晶核生成時的數(shù)量和位置，且在凹槽處生長的晶體還會受到與之接觸部分應力的作用，影響晶體質(zhì)量。現(xiàn)有技術中，中國專利CN103305919B公開了一種有機非線性光學晶體的生長方法，先將DAST晶體生長原料干燥后溶于無水甲醇溶液中，配制成DAST甲醇溶液，再將DAST甲醇溶液加熱過濾后轉(zhuǎn)入廣口瓶中；然后將聚四氟乙烯放入廣口瓶后密封廣口瓶；再將廣口瓶放置在密封的水浴加熱裝置中保溫后降溫，直至DAST晶體不再生長時，將DAST晶體取出，其能夠生長得到表面積較大且厚度較厚的DAST晶體，但晶體質(zhì)量仍需進一步提高。籽晶法能夠生長出高質(zhì)量、大尺寸晶體，但其關鍵是獲得高品質(zhì)的籽晶，而獲得籽晶仍需采用上述自發(fā)成核法，通過降低生長溶液的溫度，使其在較大過飽和度下自發(fā)成核，但溶液中成核的數(shù)量和位置難以有效控制，且易產(chǎn)生晶核團聚，破壞單晶生長。因此，尋求簡便、高效、通用的籽晶制備方法仍是一項亟待解決的重要課題。
技術實現(xiàn)思路
：本專利技術的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的不足，尋求一種有機非線性光學晶體用籽晶的生長方法，解決自發(fā)成核過程中晶核品質(zhì)和數(shù)量難以控制，晶核之間易粘連的難題，實現(xiàn)自發(fā)成核過程中晶核品質(zhì)和數(shù)量可控，有效避免晶核之間的粘連，提高籽晶的品質(zhì)。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術涉及的有機非線性光學晶體用籽晶的生長方法，通過在飽和溶液中引入一定數(shù)量的晶核，誘導生成數(shù)量較多且分散性較好的晶核，并生長為形狀規(guī)則、品質(zhì)較高的籽晶，有效改善自發(fā)成核法生長有機晶體的質(zhì)量，增大晶體生長尺寸，其具體工藝制備過程包括以下步驟：(1)配制晶體生長溶液：將純度高于99.5％的有機晶體原料溶于有機溶劑中，攪拌均勻，配制成一定容量的晶體生長溶液，晶體生長溶液的容量不超過育晶缸的容積，其濃度為2～6g/100ml；其中，有機晶體原料為DAST、DSTMS和OH1中任意一種；有機溶劑為無水甲醇和無水乙醇中任意一種，純度為95％以上；(2)抽濾：利用微孔濾膜抽濾步驟(1)中得到的晶體生長溶液，將濾液倒入育晶缸，加熱濾液，使其在高于平衡溫度5～15℃下保溫1～2天；(3)育晶：將育晶缸中晶體生長溶液的溫度穩(wěn)定在平衡溫度以上1～5℃，保溫10～24h；(4)選取有機晶體薄片：利用自發(fā)成核法獲得有機晶體的微晶，從微晶中選擇形狀規(guī)整，無明顯宏觀缺陷的有機晶體薄片用于培育籽晶，有機晶體薄片的化學成分與有機晶體原料的組分一致，其尺寸為(0.5～2)×(0.5～2)×(0.05～0.1)mm3；(5)放入有機晶體薄片：將步驟(3)中的晶體生長溶液以0.1～0.3℃/天的速度降溫，當溫度降至溶液亞穩(wěn)區(qū)間內(nèi)時，緩慢放入數(shù)顆步驟(4)中選取的有機晶體薄片，其顆數(shù)依據(jù)育晶缸容積及所配制的晶體生長溶液的濃度進行調(diào)整；(6)制得籽晶：將步驟(5)中的晶體生長溶液以0.05～0.1℃/天的速度緩慢降溫，10～25天后得到數(shù)顆有機晶體的籽晶，有機晶體的籽晶的形貌規(guī)整，質(zhì)量較高，有機晶體的籽晶的透過率大于65％，尺寸為(1～4)×(1～4)×(0.2～0.5)mm3。所述有機溶劑優(yōu)選為無水甲醇；所述微孔濾膜的孔徑范圍為0.15～0.80μm，優(yōu)選為0.45μm；本專利技術與現(xiàn)有技術相比，其原理可靠，操作簡單，品質(zhì)好，效率高，能夠有效控制籽晶生成過程中的形貌和質(zhì)量，高品質(zhì)籽晶數(shù)量較多，籽晶生長的成功率高，對于光電子類新材料制備領域具有舉足輕重的作用，能夠用于制備光電子器件，具有良好的經(jīng)濟效益和廣闊的市場前景。附圖說明：圖1為本專利技術涉及的有機非線性光學晶體用籽晶的生長方法的流程框圖。圖2為實施例1涉及的有機DAST晶體薄片的結(jié)構原理示意圖。圖3為實施例1涉及的有機DAST晶體籽晶的結(jié)構原理示意圖。圖4為實施例1涉及的有機DAST晶體籽晶的光學顯微圖。圖5為實施例1涉及的有機DAST晶體籽晶的透過率圖。具體實施方式：下面通過實施例并結(jié)合附圖做進一步說明。實施例1：本實施例涉及的有機非線性光學晶體用籽晶的生長方法，其具體工藝制備過程包括以下步驟為：(1)配制晶體生長溶液：將純度為99.8％的有機DAST晶體原料溶于純度為95％的無水甲醇中，攪拌均勻，配制成容量為500ml，濃度為2g/100ml的晶體生長溶液；(2)抽濾：利用孔徑為0.15μm的微孔濾膜抽濾步驟(1)中得到的晶體生長溶液，將濾液倒入育晶缸，加熱濾液，使其在高于平衡溫度5℃下保溫1天；(3)育晶：將育晶缸中晶體生長溶液的溫度穩(wěn)定在平衡溫度以上2℃，保溫10h；(4)選取有機晶體薄片：利用自發(fā)成核法獲得有機DAST晶體的微晶，從微晶中選擇形狀規(guī)整，無明顯宏觀缺陷的有機DAST晶體薄片用于培育籽晶，有機DAST晶體薄片的尺寸為(0.5～2)×(0.5～2)×(0.05～0.1)mm3；(5)放入有機晶體薄片：將步驟(3)中的晶體生長溶液以0.1℃/天的速度降溫，當溫度降至溶液亞穩(wěn)區(qū)間內(nèi)時，緩慢放入2顆步驟(4)中挑選的形狀規(guī)整的有機晶體薄片；(6)制得籽晶：將步驟(5)中的晶體生長溶液以0.1℃/天的速度緩慢降溫，20天后得到12顆DAST晶體籽晶，籽晶的形貌規(guī)整，質(zhì)量較高，籽晶的透過率大于65％，尺寸為(2～4)×(2～4)×(0.2～0.5)mm3。實施例2：本實施例涉及的有機非線性光學晶體用籽晶的生長方法，其具體工藝制備過程包括以下步驟為：(1)配制晶體生長溶液：將純度為99.5％的有機DSTMS晶體原料溶于純度為98％的無水乙醇中，攪拌均勻，配制成容量為300ml，濃度為6g/100ml的晶體生長溶液；(2)抽濾：利用孔徑為0.45μm的微孔濾膜抽濾步驟(1)中得到的晶體生長溶液，將濾液倒入育晶缸，加熱濾液，使其在高于平衡溫度10℃下保溫2天；(3)育晶：將育晶缸中晶體生長溶液的溫度穩(wěn)定在平衡溫度以上5℃，保溫15h；(4)選本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種有機非線性光學晶體用籽晶的生長方法，其特征在于具體工藝制備過程包括以下步驟：(1)配制晶體生長溶液：將純度高于99.5％的有機晶體原料溶于有機溶劑中，攪拌均勻，配制成一定容量的晶體生長溶液，晶體生長溶液的容量不超過育晶缸的容積，其濃度為2～6g/100ml；其中，有機晶體原料為DAST、DSTMS和OH1中任意一種；有機溶劑為無水甲醇和無水乙醇中任意一種，純度為95％以上；(2)抽濾：利用微孔濾膜抽濾步驟(1)中得到的晶體生長溶液，將濾液倒入育晶缸，加熱濾液，使其在高于平衡溫度5～15℃下保溫1～2天；(3)育晶：將育晶缸中晶體生長溶液的溫度穩(wěn)定在平衡溫度以上1～5℃，保溫10～24h；(4)選取有機晶體薄片：利用自發(fā)成核法獲得有機晶體的微晶，從微晶中選擇形狀規(guī)整，無明顯宏觀缺陷的有機晶體薄片用于培育籽晶，有機晶體薄片的化學成分與有機晶體原料的組分一致，其尺寸為(0.5～2)×(0.5～2)×(0.05～0.1)mm

【技術特征摘要】
1.一種有機非線性光學晶體用籽晶的生長方法，其特征在于具體工藝制備過程包括以下步驟：(1)配制晶體生長溶液：將純度高于99.5％的有機晶體原料溶于有機溶劑中，攪拌均勻，配制成一定容量的晶體生長溶液，晶體生長溶液的容量不超過育晶缸的容積，其濃度為2～6g/100ml；其中，有機晶體原料為DAST、DSTMS和OH1中任意一種；有機溶劑為無水甲醇和無水乙醇中任意一種，純度為95％以上；(2)抽濾：利用微孔濾膜抽濾步驟(1)中得到的晶體生長溶液，將濾液倒入育晶缸，加熱濾液，使其在高于平衡溫度5～15℃下保溫1～2天；(3)育晶：將育晶缸中晶體生長溶液的溫度穩(wěn)定在平衡溫度以上1～5℃，保溫10～24h；(4)選取有機晶體薄片：利用自發(fā)成核法獲得有機晶體的微晶，從微晶中選擇形狀規(guī)整，無明顯宏觀缺陷的有機晶體薄片...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：曹麗鳳，滕冰，鐘德高，紀少華，馬玉哲，韓世國，
申請(專利權)人：青島大學，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37