提拉法在非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法，它涉及Ca12Al14O33单晶的生长方法。本发明专利技术要解决现有生长Ca12Al14O33单晶存在对铱坩锅的腐蚀比较严重，透光性大幅度的下降，晶格的畸变和开裂，尺寸限制大等技术问题。方法：一、分别称取CaO和Al2O3；二、然后混合研磨均匀，压片，放入刚玉坩埚中，恒温，降温至室温；三、重复步骤二操作2～3次；四、采用提拉法生长晶体，即得到Ca12Al14O33单晶。在光学方面由于C12A7材料的独特结构，C12A7掺杂材料在蓝光发射和白光的调谐方面可以用于半导体激光器材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及Ca12Al14O33单晶的生长方法。
技术介绍
七铝酸十二钙(12Ca0 · 7A1203，Ca12Al14O33, C12A7)是一种宽带隙半导体氧化物材料，近年来因其自身独特的笼状微结构和广泛的功能性，而引起国内外学者的密切关注。 C12A7热稳定性好(熔点1415°C )，禁带宽度为5. 9eV。C12A7晶体每个单胞中含有12个笼子，每个笼子内部的直径为0. 4nm，单胞的化学式可表示为4++202_，每个笼子平均带电量为1/3(+4电荷/12笼子)，具有强的捕获电子能力，从而显示出不同的功能性。 C12A7整体呈现电中性，束缚在笼子中游离的02_离子与骨架上的Ca2+离子配位，02_离子和 Ca2+之间的空间比它们离子半径的总和(0. 24nm)大1. 5倍；多余的02_离子被疏松地束缚在笼子里，笼子上有直径为0. Inm微孔窗口，可控制离子基团的流入与流出，并且这些02_离子可以部分或者全部被其它离子所取代形成C12A7:Mn-(Mn_为η价阴离子)，从而使其具有诸多特殊性能。由C12A7的出现及其独特的骨架结构，为制作无机电子化合物提供了良好的条件，是一种集光电和透明性等优良性能于一体的材料，研究表明，C12A7经过一定处理后，用其制成透明电路板、高密度可擦除光存储材料、光、化学传感器、阴离子存储、发射材料和冷阴极电子发射体、制冷装置、微电子器件和化学反应催化剂，在计算机显示器、手表、 手机、玻璃和眼镜等领域也有很大应用潜力。
技术实现思路
本专利技术要解决现有生长Ca12Al14O33单晶存在在C12A7单晶的生长过程中铱坩锅的腐蚀比较严重，并且在生长过程中，有大量的铱离子进入到C12A7单晶体的晶格结构中，导致C12A7单晶的透光性大幅度的下降，晶格的畸变和开裂，对C12A7单晶的的尺寸有着大的限制等的技术问题，而提供了提拉法在非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法。本专利技术通过加入过量的氧化钙，在非化学计量比的熔体中利用提拉法进行C12A7 单晶的生长，减少提拉法生长Ca12Al14O33单晶体中的铱元素的缺陷，减少C12A7单晶的开裂，降低铱金坩锅的腐蚀，增大生长出的C12A7单晶的透光率、从而增大晶体的生长尺寸和改善晶体的质量，以达到工业化生长的目的。本专利技术中提拉法在非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法是按下述步骤进行的一、分别称取CaO和Al2O3后混合，其中CaO与Al2O3的摩尔比为12. 1 7，CaO得到质量纯度大于99. 99%, Al2O3的质量纯度大于99. 99% ；二、然后研磨均勻，再放入压片机压成圆片，将圆片放入刚玉坩埚中，在马弗炉中升温至1250 1300°C，恒温10 15小时(恒温下进行固相反应)，降温至室温，三、重复步骤二操作2 3次；四、然后置于铱金坩埚中，再在放入提拉炉中，然后将提拉炉抽为真空，再充入氧气和氮气的混合气体，氧气占混合气体体积的4% 5%然后在13^TC生长温度条件下，以0. 3 2. 0毫米/小时的提升速度及5 8转/分钟的晶转采用提拉法生长晶体生长M小时，即得到Ca12Al14C^3单晶。本专利技术使用非化学计量比的Ca12Al14C^3熔体作为生长原料，原料中的钙离子的过剩抑制了生长出的Ca12Al14O33单晶体中的铱元素的进入，增加了晶体的透光性，并且减少了铱坩埚的损耗。采用非化学计量比的Ca12Al14O33熔体生长Ca12Al14O33晶体减少了晶体中的晶格畸变，缩短了晶体的退火周期，提高了 Ca12Al14O33晶体的尺寸大小、和晶体质量，使得生长周期缩短了约30%。具体的化学反应；12Ca0+7Al203 — Ca12Al14(^3。本专利技术非量比熔体生长出的Ca12Al14O33:晶体，进行了外形尺寸和光学质量等的测定，结果表明提拉法生长出 (^4114033单晶体中铱金含量降低，晶体中的缺陷和裂痕减少，生长过程中50个小时左右的退火时间可以减少为30个小时。附图说明图1是试验方法生长出单晶的示意图；图2是试验方法获得C12A7单晶的X射线衍射图。具体实施例方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。具体实施方式一本实施方式中非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法是按下述步骤进行的一、分别称取CaO和Al2O3后混合，其中CaO与Al2O3的摩尔比为12. 1 7，CaO得到质量纯度大于99. 99%, Al2O3的质量纯度大于99. 99% ；二、然后研磨均勻，再放入压片机压成圆片，将圆片放入刚玉坩埚中，在马弗炉中升温至1250 1300°C，恒温10 15小时(恒温下进行固相反应)，降温至室温；三、重复步骤二操作2 3次；四、然后置于铱金坩埚中，再在放入提拉炉中，然后将提拉炉抽为真空，再充入氧气和氮气的混合气体，氧气占混合气体体积的4% 5%然后在13^TC生长温度条件下，以 0. 3 2. 0毫米/小时的提升速度及5 8转/分钟的晶转采用提拉法生长晶体生长M小时，即得到Ca12Al14C^3单晶。本实施方式制得的Ca12Al14O33单晶是一种笼状结构的无机化合物，它的结构为 4++202_，其中两个氧离子自由分布在笼中，并且这种自由氧离子可以被其他的离子例如F-Cl-e-0-02-等离子所代替形成离子和电子化合物，并且这样的结构在室温和空气环境中能保持稳定，所以C12A7可以通过还原的方法形成无机电子化合物，进而制备成半导体导体或者是超导体。C12A7具有强的氧化性，可以将钼等稳定的金属进行氧化，并且可以作为硅半导体氧化的材料。在光学方面由于C12A7材料的独特结构，C12A7掺杂材料在蓝光发射和白光的调谐方面可以用于半导体激光器材料。具体实施方式二 本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤四中提升速度为 0. 5毫米/小时。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤四所述晶转为6转/分钟。其它步骤和参数与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一或二不同的是所述晶转为7转/ 分钟。其它步骤和参数与具体实施方式一或二相同。采用下述试验验证本专利技术效果试验非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法是按下述步骤进行的一、分别称取CaO和Al2O3后混合，其中CaO与Al2O3的摩尔比为12. 1 7，CaO得到质量纯度大于99. 99%, Al2O3的质量纯度大于99. 99% ；二、然后研磨均勻，再放入压片机压成圆片，将圆片放入刚玉坩埚中，在马弗炉中升温至1300°C，恒温10小时(恒温下进行固相反应)，降温至室温；三、重复步骤二操作2次；四、然后置于铱金坩埚中，再在放入提拉炉中，然后将提拉炉抽为真空，再充入氧气和氮气的混合气体，氧气占混合气体体积的5%然后在13^TC生长温度条件下，以0. 5 毫米/小时的提升速度及5转/分钟的晶转采用提拉法生长晶体生长M个小时，即得到 Ca12Al14O33 单晶。对本试验方法得到的Ca12Al14O33单晶(即C12A7单晶)进行检测，结果如图1和 2。图1为在利用提拉法在非化学本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王锐，孙金超，仇兆忠，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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