Способ получения раствора-расплава для выращивания монокристаллов КТ @ ОРО @ Советский патент 1992 года по МПК C30B9/00 C30B29/14 

1

(21)4826858/26 (22)11.04.90 (46) 30.09.92. Бюл. № 36 (75) В.В.Рандошкин, Ю.И.Слинкин и В.И.Ча- ни

(56) 1. Элементы и устройства на цилиндрических магнитных доменах. Справочник. М.. Радио и связь, 1987, с.91.

2.Bordni P.P., Jacco J.C. Viscosity and density of solutions used in high-temperature solution growth of КТЮР04 (KTP) - J. Cryst. Growth, 1987, v.82, № 3, p.351-355.

3.Rene Массе Jean Claude Irenier stude de monophosphates du tupe M TiOP4 aree M-Rb, K, et al. Bull Soc. Fr Mineral Crystal. 1971, v.94, p.437-439.

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА- РАСПЛАВА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ КТЮР04 (57) Использование: синтез монокристаллов КТЮР04 (КТР), которые служат удвоителями частоты лазерного излучения. Сущность изобретения: на дно тигля помещают смесь ТЮ2 и КРОз, а затем К2СОз, нагревают шихту до температуры не более 700°С со скоростью 100-700 град/ч, а затем до температуры не более 1120°С со скоростью не более 100 град/ч. При нагреве шихты не наблюдается разбрызгивание раствора-расплава при взаимодействии исходных компонентов с окружающей средой.

Изобретение относится к области получения монокристаллов и может быть использовано при синтезе монокристаллов КТЮР04 (КТР), которые служат удвоителями частоты лазерного излучения.

Известен способ приготовления раствора-расплава (РР), включающий перемешивание компонентов шихты и ее наплавление в платиновый тигель при помещении тигля в муфельную печь (1). Недостатком этого технического решения является невозможность получения РР для выращивания КТР с воспроизводимыми свойствами из-за разбрызгивания РР из тигля при нагреве.

Известно техническое решение, при осуществлении которого перемешивают компоненты ТЮ2, КНаР04 и КаНР04 в шаровой мельнице, шихту направляют в платиновый тигель и разогревают до температуры 1050°С(2).

Недостатком является низкая воспроизводимость состава РР из-за разбрызгивания шихты при ее нагреве, сложность и длительность приготовления РР.

Наиболее близким техническим решением является способ получения раствора- расплава, включающий загрузку в тигель смеси ТЮ2, КРОз и К2СОз и ее нагрев (3) Недостатком способа является низкая воспроизводимость состава раствора-расплава из-за разбрызгивания шихты при ее нагреве, сложность и длительность приготовления раствора-расплава.

Целью изобретения является повышение воспроизводимости раствора-расплава, упрощение и ускорение процесса приготовления раствора-расплава.

VI

О 01

ю ,о

СЛ

Цель достигается тем, что в известном способе приготовления РР для выращивания КТР, включающем заполнение тигля компонентами и его нагрев, заполнение тигля компонентами осуществляют в последо- вательности: нижний слой - смесь ТЮа и КРОз, верхний слой - К2СОз, причем разогрев шихты до температуры 700°С осуществляли со скоростью 100-700 град/ч в течение 1-7 ч, а от 700 до 1120°С-со скоро- стью не более 100 град/ч не менее, чем за 4,2ч.

Сравнение с прототипом свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию новизна, Среди известных способов приготовления раствора-расплава для выращивания монокристаллов КТР не обнаружено таких, которые содержат отличительные признаки заявляемого технического решения. Следовательно, оно соответствует критерию существенные отличия. Соответствие критерию положительный эффект обусловлено следующим.

При использовании способа прототипа, включающего перемешивание компонентов шихты, при нагревании шихты, как показал наш опыт, наблюдается пузырение расплава и, как следствие, его разбрызгива- ние, Для уменьшения влияния этого отрица- тельного эффекта приходится наплавлять тигель малыми порциями (не более 20% объема), а температуру повышать со скоростью не более 20-50 град/ч. Это усложняет и удлиняет процедуру приготовления PP. В за- являемом изобретении смешивали не все компоненты, а только два ТЮ2 и КРСм. Эту смесь помещали на дно тигля, Сверху в тигель засыпали К2СОз. Такой способ заполнения тигля предотвращал неконтроли- руемое разбрызгивание PP. При скорости . разогрева более 700 град/ч на первом этапе приходится использовать малоинерционную печь, что снижает воспроизводимость кристаллообразующих свойств РР из-за не- контролируемых флуктуации его температуры. При этой скорости менее 100 град/ч удлиняется процесс приготовления РР После разогрева шихты до 700°С дальнейший разогрев со скоростью более 100 град/ч приводит к неконтролируемому разбрызгиванию РР. При температуре выше 1120°С невозможна кристаллизация высококачественных монокристаллов КТР из-за включений другой фазы.

Пример 1. Приготовление РР осуществляют в установке типа УЭР-3 с омическим нагревом в платиновом тигле объемом 100 мл, Оптимальный состав шихты:

ТЮ2- 25,71 г

КРОз-78,89 г

К2СОз-2176г

Получение кристаллов КТР возможно, если содержание компонентов отличается от указанного на±(5-8)%. Засыпка компонентов осуществляется в последовательности: нижний слой из смеси компонентов ТЮ2 + +КРОз (около 3/4 объема тигля), верхний слой - КаСОз (около 1 /4 объема тигля), Разогрев печи с тиглем осуществляют с помощью прецизионного программируемого регулятора температуры РИФ-101 в два этапа. До температуры 700°С печь разогревают со скоростью 100, 300, 500 и 700 град/ч, а от температуры 700°С и выше (до 1120°С) со скоростью 20, 40, 60, 80 и 100°С. Приготовленный таким образом РР заполняет объем тигля не менее, чем наполовину, После гомогенизации РР при 1120°С осуществляют синтез кристаллов КТР методом медленного охлаждения РР, После завершения процесса никаких следов выброса компонентов РР при взаимодействии исходных реагентов с окружающей средой не обнаружено разбрызгивание РР наблюдалось при скорости разогрева на втором этапе 105-200 град/ч, однако оно было существенно меньше, чем в прототипе). Контрольное взвешивание тигля с РР и синтезированных кристаллов показывает изменение веса РР, связанное только с испарением продукта разложения К2СОз в виде С02.

Пример 2. Для сравнения засыпку компонентов шихты осуществляют в иной последовательности (1-й слой - нижний):

А: 1 слой - смесь ТЮ2 + КРОз + К2СОз

Б: 1 слой-ТЮа

2слой - КРОз

3слой - КаСОЗ В: 1 слой- КРОз

2слой - ТЮ2

3слой - КРОз

4слой - К2СОз

Разогрев тиглей осуществляют также, как описано выше. При этом в случае (А) наблюдается бурная реакция разложения К2СОз со вспениванием вязкого расплава КРОз и неконтролируемой потерей части РР. В случае (Б) разбрызгивания РР не наблюдается., однако ТЮ2, находившийся на дне тигля, полностью не растворяется, что не позволяет осуществить полную гомогенизацию РР в предростовой период. В случае (В) слой ТЮ2 образовывал корку, которая также полностью не растворяется в процессе гомогенизации.

Во всех случаях приготовление смесей осуществляют путем тщательного перетирания компонентов в агатовой ступке.

5 17652656

Формула изобретениярасплава, упрощения и ускорения процесса.

Способ получения раствора-расплаваприготовления раствора-расплава, на дно

для выращивания монокристалловтигля помещают смесь TI02 и КРОз, а затем

КТЮР04, включающий загрузку в тигельК2СОз, нагрев ведут до температуры не босмеси ТЮ2, КРОз и КаСОз и ее нагрев, от-5 лее 700°С со скоростью 100-700 град/ч, а

личающийся тем, что, с цельюзатем до температуры не более 1120°С со 4

повышения воспроизводимости раствора-скоростью не более 100 град/ч.