[发明专利]高纯立方钙钛矿结构锗酸铅晶体的制备方法

说明书

本发明公开了一种高纯立方钙钛矿结构锗酸铅晶体样品制备方法。首先以单斜结构锗酸铅晶体(PbGeO₃)或氧化铅(PbO)和二氧化锗(GeO₂)混合物为原料，通过常压条件下的高温快速淬火合成锗酸铅玻璃，然后对玻璃态锗酸铅进行高温高压处理，最后得到高纯度立方钙钛矿结构锗酸铅晶体。高纯立方锗酸铅晶体的高温高压合成方法，不仅为高压条件下制备钙钛矿结构碱土金属锗酸盐(如CaGeO₃、SrGeO₃和BaGeO₃)的高纯度样品提供了技术范例，而且有利于快速推进各种高纯锗酸盐功能材料的结构研究、物性探测和器件制备。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，涉及钙钛矿结构锗酸盐高纯晶体的高温高压合成方法，具体为高温高压条件下由玻璃态锗酸铅制备高纯立方钙钛矿结构锗酸铅晶体的技术方法。

背景技术

锗酸盐晶体在不同温度和压力条件下具有单斜、四方、三方、六方和立方等多种结构多型，宽的带隙和高的电子迁移率。稀土掺杂钙钛矿结构锗酸盐具有良好长余辉发光性，广泛应用于高功率、中长波激光器制备，军事探测以及激光医疗等领域。为了精确获取钙钛矿结构锗酸盐的晶格参数，深入研究其结构相变本质和各物相的物理特性，学界强烈希望制备出高纯度锗酸盐晶体。本申请规避用晶体高温烧结合成晶体的常规技术方法，基于晶体长程有序和非晶体短程有序的结构特性，利于非晶材料在高压条件下的激光加温方法合成高纯度晶体材料，该技术为高压下高纯锗酸盐晶体样品的合成提供新的技术方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种由材料非晶相转变为高纯度晶体相的技术方法。首先通过常压高温快速淬火合成玻璃态锗酸铅，然后在高压条件下的激光加温制备高纯度立方钙钛矿结构锗酸铅(PbGeO₃)。

为了达到上述技术目的，本发明具体通过以下技术方案实现：

本发明一方面提供了一种常压高温快速淬火制备锗酸铅玻璃的方法；另一方面，提供了一种应用玻璃态锗酸铅在高温高压条件下合成高纯度立方钙钛矿结构PbGeO₃晶体的方法。

所述的锗酸铅玻璃和高纯度立方钙钛矿结构锗酸铅(PbGeO₃)晶体通过以下方法制备：

1)将单斜结构锗酸铅晶体(PbGeO₃)或氧化铅(PbO)和二氧化锗(GeO₂)混合物为原料，通过常压条件下的高温快速淬火合成锗酸铅玻璃；

2)将玻璃态的PbGeO₃粉末压制成圆饼，与红宝石颗粒置于固态氩环境下，加压至35～40GPa；

3)利用激光双面加温系统加热至1200～1500℃，保持20～30min，淬火到室温得到高纯立方钙钛矿结构PbGeO₃晶体。

本发明所述的固态氩通过液氮冷凝氩气得到。

优选的，本发明所述的激光双面加温系统加热至1200℃。

本发明的有益效果为：

本发明利用常压高温的PbGeO₃熔体，从立式马弗炉里流出(与高温容器分离)，熔体遇炉底端存放的液氮或流体水快速冷却合成PbGeO₃玻璃。玻璃态的PbGeO₃在高温高压条件下结晶生成高纯度的立方钙钛矿结构多晶。这为高压条件下制备钙钛矿结构碱土金属锗酸盐(如CaGeO₃、SrGeO₃和BaGeO₃)的高纯度样品提供了技术范例，为各种高纯锗酸盐功能材料的结构研究、物性探测和器件制备提供技术支持。

附图说明

图1是本发明实施例1中，快速淬火制备的玻璃态PbGeO₃在常压和高压的拉曼特征谱；