[发明专利]化合物氟硼酸铯钾和氟硼酸铯钾非线性光学晶体及制备方法和用途

权利要求书

1.一种氟硼酸铯钾非线性光学晶体，其特征在于该晶体的化学式为CsKB₈O₁₂F₂，分子量为488.48，晶体属三方晶系，空间群为P321，晶胞参数为a = b = 6.598 Å，c = 7.652 Å，α=β= 90°， γ= 120° ，单胞体积为288.5 ų。

2.一种如权利要求1所述的氟硼酸铯钾非线性光学晶体的制备方法，其特征在于采用高温熔液法，真空封装法，水热法或室温溶液法生长晶体；

所述高温熔液法生长氟硼酸铯钾非线性光学晶体的具体操作按下列步骤进行：

a、将含Cs化合物、含K化合物、含B化合物和含F化合物按摩尔比Cs∶K∶B∶F＝0.5-2∶0.5-2∶3-10∶0.5-2混合均匀，装入铂金坩埚中，然后放入马弗炉，升温至350-600℃，恒温3-96小时，即得到化合物CsKB₈O₁₂F₂多晶粉末，其中含Cs化合物为Cs₂CO₃、CsNO₃、CsHCO₃、CsOH、CH₃COOCs、CsF或CsBF₄；含K化合物为K₂CO₃、KNO₃、KHCO₃、KOH、CH₃COOK、KF或KBF₄；含B化合物为H₃BO₃、B₂O₃、K₂B₂O₄.3H₂O、KBF₄或CsBF₄，含F化合物为NH₄F、NH₄HF₂、CsF、KF、HF、HBF₄、KBF₄或CsBF₄；

b、将步骤a得到的化合物CsKB₈O₁₂F₂多晶粉末与助熔剂按摩尔比1∶0.1-0.5混合均匀，再装入洗净的铂金坩埚中，以温度35-45℃/h的速率升温至400-700℃，恒温7-15小时，得到混合熔液，其中助熔剂为LiF、NaF、KF、CsF、H₃BO₃、B₂O₃、PbO或PbF₂；

c、制备籽晶：将步骤b制得的混合熔液置于单晶炉中，然后以温度0.1-5℃/h降温速率降至350-610℃，以温度0.2-0.6℃/h的速率降温至300-385℃，再以温度3-10℃/h的降温速率降至30℃，得到CsKB₈O₁₂F₂的籽晶；

d、生长晶体：将得到的CsKB₈O₁₂F₂籽晶固定于籽晶杆上，从装有制得的混合熔液的晶体生长炉顶部将籽晶下降至混合熔液液面上方1mm，预热10-25分钟，然后使籽晶与混合熔液液面接触，以温度0.1-2℃/h的速率降温至晶体生长结束，将晶体提离熔液表面，然后以温度3-10℃/h的速率降温至30℃，即得到CsKB₈O₁₂F₂非线性光学晶体；

所述真空封装法生长氟硼酸铯钾非线性光学晶体的具体操作按下列步骤进行：

a、将含Cs化合物、含K化合物、含B化合物和含F化合物按摩尔比Cs∶K∶B∶F＝0.5-2∶0.5-2∶3-10∶0.5-2混合均匀，装入铂金坩埚中，然后放入马弗炉，升温至350-600℃，恒温3-96小时，即得到化合物CsKB₈O₁₂F₂多晶粉末，其中含Cs化合物为Cs₂CO₃、CsNO₃、CsHCO₃、CsOH、CH₃COOCs、CsF或CsBF₄；含K化合物为K₂CO₃、KNO₃、KHCO₃、KOH、CH₃COOK、KF或KBF₄；含B化合物为H₃BO₃、B₂O₃、K₂B₂O₄.3H₂O、KBF₄或CsBF₄，含F化合物为NH₄F、NH₄HF₂、CsF、KF、HF、HBF₄、KBF₄或CsBF₄；

b、将步骤a得到的化合物CsKB₈O₁₂F₂多晶粉末与助熔剂为LiF、NaF、KF、CsF、H₃BO₃、B₂O₃、PbO或PbF₂按摩尔比1∶0.1-1混合均匀，再装入石英管中，以温度10-50℃/h的速率升温至400-700℃，恒温3-96小时，然后以温度0.5-1.5℃/天的速率降温至330-450℃，再以温度2-5℃/h的速率降至30℃，切开石英管，即得到CsKB₈O₁₂F₂非线性光学晶体；

所述水热法生长氟硼酸铯钾非线性光学晶体的具体操作按下列步骤进行：

a、将含Cs化合物、含K化合物、含B化合物和含F化合物按摩尔比Cs∶K∶B∶F＝0.5-2∶0.5-2∶3-10∶0.5-2混合均匀，装入铂金坩埚中，然后放入马弗炉，升温至350-600℃，恒温3-96小时，即得到化合物CsKB₈O₁₂F₂多晶粉末，其中含Cs化合物为Cs₂CO₃、CsNO₃、CsHCO₃、CsOH、CH₃COOCs、CsF或CsBF₄；含K化合物为K₂CO₃、KNO₃、KHCO₃、KOH、CH₃COOK、KF或KBF₄；含B化合物为H₃BO₃、B₂O₃、K₂B₂O₄.3H₂O、KBF₄或CsBF₄，含F化合物为NH₄F、NH₄HF₂、CsF、KF、HF、HBF₄、KBF₄或CsBF₄；

b、将步骤a得到的化合物CsKB₈O₁₂F₂多晶粉末，置入5-30mL去离子水中溶解，将不完全溶解的混合物在温度20-50℃下的超声波处理5-30分钟，使其充分混合溶解；

c、将步骤b得到的混合溶液转入到干净、无污染的体积为100mL的高压反应釜的内衬中，并将反应釜旋紧密封；

d、将高压反应釜放置在恒温箱内，以温度5-50℃/h的速率升温至150-500℃，恒温3-15天，再以温度5-30℃/天的降温速率降至室温，即得到CsKB₈O₁₂F₂非线性光学晶体；

所述室温溶液法生长氟硼酸铯钾非线性光学晶体的具体操作按下列步骤进行：

a、将含Cs化合物、含K化合物、含B化合物和含F化合物按摩尔比Cs∶K∶B∶F＝0.5-2∶0.5-2∶3-10∶0.5-2混合均匀，装入铂金坩埚中，然后放入马弗炉，升温至350-600℃，恒温3-96小时，即得到化合物CsKB₈O₁₂F₂多晶粉末，其中含Cs化合物为Cs₂CO₃、CsNO₃、CsHCO₃、CsOH、CH₃COOCs、CsF或CsBF₄；含K化合物为K₂CO₃、KNO₃、KHCO₃、KOH、CH₃COOK、KF或KBF₄；含B化合物为H₃BO₃、B₂O₃、K₂B₂O₄.3H₂O、KBF₄或CsBF₄，含F化合物为NH₄F、NH₄HF₂、CsF、KF、HF、HBF₄、KBF₄或CsBF₄；

b、将步骤a得到的化合物CsKB₈O₁₂F₂多晶粉末，放入洗干净的玻璃容器中，加入20-100mL的去离子水，然后超声波处理5-60分钟，使其充分混合溶解，然后加入HF调节溶液pH值1-11；

c、将步骤b中装有溶液的容器用称量纸封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，将封口扎小孔将蒸发速率控制为0.2-2mL/天，在室温下静置5-20天；

d、待步骤c中的溶液在容器底部长出晶体颗粒，直至晶体颗粒大小不再明显变化，生长结束，得到籽晶；

e、将剩余溶液用定性滤纸将晶粒及溶液中的其它杂质过滤，选择质量较好的籽晶，用铂金丝固定籽晶，将其悬挂于过滤后的溶液中，将封口扎小孔将蒸发速率控制为0.2-2mL /天，在室温下静置生长10-30天，即可得到CsKB₈O₁₂F₂非线性光学晶体。