[发明专利]一种含铋的闪铋矿硅酸铋晶体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含铋的硅酸盐晶体的制备方法，特别涉及一种含铋的闪铋矿Bi₄SiO₁₂硅酸铋晶体的制备方法。

背景技术

寻找新功能晶体是国际晶体材料科学的前沿，而新功能晶体的预测、原料制备、析晶行为、晶体生长等方面的研究是新功能晶体研究的基础。近年来发现Bi₂O₃-SiO₂系统是很有进一步研究价值的系统。由于元素Si和Ge在化学元素周期表中属同一主族，性质相似，因此Bi₂O₃-SiO₂系统和Bi₂O₃-GeO₂系统在结构和性能上有学多相似之处。目前对Bi₂O₃-GeO₂系统的研究已经较为成熟，而对Bi₂O₃-SiO₂系统的研究显得不足(费一汀，无机材料学报，1997，12：469～476)。在该系统中发现的化合物晶相有6:1、1:1及2:3等相，已查明Bi₁₂SiO₂₀晶体具有电光、光电导、光折变、压电、声光、旋光等性能，Bi₄Si₃O₁₂晶体具有电光、闪烁等性能。但是，除了对Bi₁₂SiO₂₀组成附近的相关系及其晶体的生长、性质、应用等方面有较详细的研究外，该系统大部分区域基本上缺乏细致而深入地研究，一个原因在于该系统组成中其它晶体难于合成，且合成过程中易于产生杂相，这对所制备的单晶性能影响较大，因此制备高纯度的晶体原料是制备高品质透明单晶体的基础。

Bi₄Si₃O₁₂是一种新型闪烁晶体，以其良好的机械和化学稳定性、优良的光电、热释光等成为闪烁体Bi₄Ge₃O₁₂的最佳替代品之一。尽管人们认识闪铋矿(Bi₄Si₃O₁₂)已经有170多年了，但直到1971年Philipsborn等人(Philipsborn H V.J.Crystal Growth，1971，11：348)才利用提拉法生长出它的单晶，近年来，中国科学院上海硅酸盐所利用坩埚下降法也长出了单晶(Fan Shiji，et al.The Eleventh Inter-national Conference onCrystal Growth，Advance Program，1995.30)。

Bi₄Si₃O₁₂晶体属于立方晶系，I43d空间群，Z＝4。其结构可以看成由[SiO₄]四面体和[BiO₆]八面体构成。Bi₄Si₃O₁₂晶体在可见光以及近红外范围内都是透明的。