本發(fā)明屬于晶體材料，涉及一種氨甲基膦酸銨化合物、其雙折射晶體及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、單軸晶和雙軸晶晶體材料內(nèi)部存在光學(xué)各向異性，會產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，并且折射光線之間的夾角，傳播方向以及偏振態(tài)都與晶體結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。晶體的雙折射不僅是一種特殊的自然現(xiàn)象，它也是光電功能晶體材料的重要的光學(xué)性能之一。利用晶體雙折射這一線性光學(xué)特質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)制光的偏振態(tài)，具有優(yōu)異雙折射性能的晶體被廣泛的應(yīng)用在光學(xué)隔離器、格蘭棱鏡、偏振光學(xué)器件、環(huán)形器、光電調(diào)制器以及激光偏光技術(shù)等諸多領(lǐng)域和高精尖科研儀器中。

2、為適應(yīng)激光光刻技術(shù)向深紫外方向發(fā)展，不僅對非線性光學(xué)晶體材料提出了高要求，也要求雙折射晶體材料向深紫外、向大雙折射方向發(fā)展。以目前193nm激光光刻為例，目前市場上能夠達(dá)到193nm的雙折射材料為mgf2晶體，但其雙折射率很小0.012@546nm，由于其雙折射率很小，那么其制作成的器件就相應(yīng)會很大，制作成本增加和使用便利性也會大打折扣，而其他雙折射率較大的雙折射材料其透過范圍又不能達(dá)到深紫外(小于200nm)。并且，激光在光刻過程中，經(jīng)過反復(fù)的折射、反射、透射等過程，激光的偏振態(tài)及傳播方向都會嚴(yán)重影響光刻效果。可見，雙折射材料在實(shí)際應(yīng)用中有著十分重要的作用，同時(shí)也是當(dāng)前關(guān)鍵器件之一。

3、因此，如何研發(fā)一種氨甲基膦酸銨化合物、氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體及其制備方法和在制備光隔離器、環(huán)形器、光束位移器、光學(xué)起偏器或光學(xué)調(diào)制器中的應(yīng)用是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種氨甲基膦酸銨化合物、其雙折射晶體及其制備方法和應(yīng)用。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種氨甲基膦酸銨化合物，上述氨甲基膦酸銨化合物的化學(xué)式為nh4po3ch2nh3，結(jié)構(gòu)式如式1所示：

4、

5、本發(fā)明還提供一種上述氨甲基膦酸銨化合物的制備方法，包括如下步驟：

6、采用水溶液法制備氨甲基膦酸銨化合物：

7、將含n化合物和含p化合物按n元素和p元素的摩爾比為1:1混合均勻裝入燒杯中，滴入水，置于水浴鍋中，以升溫速率為5℃/min升溫至45-55℃，保溫48-72小時(shí)，得到上述氨甲基膦酸銨化合物；

8、或，采用水熱法制備氨甲基膦酸銨化合物：

9、將含n化合物和含p化合物按n元素和p元素的摩爾比為1:1混合均勻裝入水熱釜中，滴入水，密封好水熱釜后置于烘箱中，以升溫速率為5-8℃/h升溫至100-120℃，保溫40-60小時(shí)，得到上述氨甲基膦酸銨化合物；

10、上述含n化合物為(nh4)2co3、nh4hco3、nh4f、nh3·h2o、nh4cl或nh4no3；上述含p化合物為h2po3ch2nh2。

11、進(jìn)一步，采用水溶液法制備氨甲基膦酸銨化合物，含n化合物和含p化合物的總質(zhì)量與滴入水的體積的比例為1g:(5-15)ml；采用水熱法制備氨甲基膦酸銨化合物，含n化合物和含p化合物的總質(zhì)量與滴入水的體積的比例為1g:(2-3)ml。

12、本發(fā)明還提供一種上述氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體，上述氨甲基膦酸銨化合物的的雙折射晶體的化學(xué)式為nh4po3ch2nh3，屬于正交晶系，空間群為pna21，晶胞參數(shù)為α＝β＝γ＝90°，單胞體積為

13、本發(fā)明還提供一種上述氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體的制備方法，包括如下步驟：

14、(1)將上述氨甲基膦酸銨化合物加入去離子水，然后在溫度為50℃的條件下超聲波處理使其充分混合溶解，用濾紙過濾得到混合溶液；

15、(2)將步驟(1)得到的混合溶液置于容器中并封口，放在靜態(tài)環(huán)境中，將封口扎若干個(gè)小孔，在室溫下靜置12-20天；

16、(3)待步驟(2)中的混合溶液在玻璃容器底部長出晶體顆粒，直至晶體顆粒大小不再明顯變化，得到籽晶；

17、(4)重復(fù)操作步驟(1)，制得混合溶液，將步驟(3)得到的籽晶懸掛于混合溶液中，在室溫下靜置生長15-30天，得到氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體；

18、或，包括如下步驟：

19、(a)將上述氨甲基膦酸銨化合物置入去離子水中溶解，得到不完全溶解的混合物，將不完全溶解的混合物在溫度為50℃的條件下超聲波處理使其充分混合溶解，得到混合溶液；

20、(b)將步驟(a)得到的混合溶液轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜中，并將高壓反應(yīng)釜旋緊密封；

21、(c)將高壓反應(yīng)釜置于恒溫箱內(nèi)，以升溫速率為50℃/h升溫至100-120℃，保溫2-3天，再以降溫速率為4-6℃/天降至室溫，得到氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體。

22、進(jìn)一步，步驟(1)中，氨甲基膦酸銨化合物的質(zhì)量與去離子水的體積的比例為(10-15)g:(120-200)ml，超聲波功率為500w；步驟(a)中，氨甲基膦酸銨化合物的質(zhì)量與去離子水的體積的比例為(3-4)g:(15-30)ml，超聲波功率為500w。

23、本發(fā)明還提供一種上述氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體在制備光隔離器、環(huán)形器、光束位移器、光學(xué)起偏器或光學(xué)調(diào)制器中的應(yīng)用。

24、進(jìn)一步，在光學(xué)起偏器中，上述氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體為偏振分束棱鏡。

25、進(jìn)一步，在偏振分束棱鏡中，上述氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體為格蘭型棱鏡、渥拉斯頓棱鏡或洛匈棱鏡。

26、本發(fā)明的有益效果是：

27、(1)本發(fā)明首次發(fā)現(xiàn)氨甲基膦酸銨化合物的存在并實(shí)現(xiàn)了氨甲基膦酸銨化合物的合成制備。

28、(2)采用本發(fā)明所述的氨甲基膦酸銨雙折射晶體的制備方法，通過該方法獲得尺寸為毫米級的氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體，延長晶體的生長周期，則可獲得相應(yīng)大尺寸的氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體。在氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體的生長中，晶體易長大透明無包裹，具有生長速度快，成本低，容易獲得大尺寸晶體等優(yōu)點(diǎn)。

29、(3)采用本發(fā)明所述的氨甲基膦酸銨雙折射晶體的制備方法，獲得的大尺寸氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體，根據(jù)晶體的結(jié)晶學(xué)數(shù)據(jù)，將晶體毛胚定向，按所需角度、厚度和截面尺寸切割晶體，將晶體的通光面拋光，即可作為雙折射器件使用，該氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體在546nm時(shí)的雙折射率為0.048，紫外吸收邊短于200nm，具有透光波段達(dá)深紫外區(qū)，物化性能穩(wěn)定，不易潮解，易于加工和保存等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種氨甲基膦酸銨化合物，其特征在于，所述氨甲基膦酸銨化合物的化學(xué)式為nh4po3ch2nh3，結(jié)構(gòu)式如式1所示：

2.一種權(quán)利要求1所述氨甲基膦酸銨化合物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述氨甲基膦酸銨化合物的制備方法，其特征在于，采用水溶液法制備氨甲基膦酸銨化合物，含n化合物和含p化合物的總質(zhì)量與滴入水的體積的比例為1g:(5-15)ml；采用水熱法制備氨甲基膦酸銨化合物，含n化合物和含p化合物的總質(zhì)量與滴入水的體積的比例為1g:(1-3)ml。

4.一種權(quán)利要求1所述氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體，其特征在于，所述氨甲基膦酸銨化合物的的雙折射晶體的化學(xué)式為nh4po3ch2nh3，屬于正交晶系，空間群為pna21，晶胞參數(shù)為α＝β＝γ＝90°，單胞體積為

5.一種權(quán)利要求4所述氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，氨甲基膦酸銨化合物的質(zhì)量與去離子水的體積的比例為(10-15)g:(120-200)ml，超聲波功率為500w；步驟(a)中，氨甲基膦酸銨化合物的質(zhì)量與去離子水的體積的比例為(3-4)g:(15-30)ml，超聲波功率為500w。

7.一種權(quán)利要求4所述氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體在制備光隔離器、環(huán)形器、光束位移器、光學(xué)起偏器或光學(xué)調(diào)制器中的應(yīng)用。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體在制備光隔離器、環(huán)形器、光束位移器、光學(xué)起偏器或光學(xué)調(diào)制器中的應(yīng)用，其特征在于，在光學(xué)起偏器中，所述氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體為偏振分束棱鏡。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體在制備光隔離器、環(huán)形器、光束位移器、光學(xué)起偏器或光學(xué)調(diào)制器中的應(yīng)用，其特征在于，在偏振分束棱鏡中，所述氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體為格蘭型棱鏡、渥拉斯頓棱鏡或洛匈棱鏡。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種氨甲基膦酸銨化合物、其雙折射晶體及其制備方法和應(yīng)用，屬于晶體材料技術(shù)領(lǐng)域。氨甲基膦酸銨化合物的化學(xué)式為NH<subgt;4</subgt;PO<subgt;3</subgt;CH<subgt;2</subgt;NH<subgt;3</subgt;，結(jié)構(gòu)式如說明書的式1所示。氨甲基膦酸銨化合物的的雙折射晶體的化學(xué)式為NH<subgt;4</subgt;PO<subgt;3</subgt;CH<subgt;2</subgt;NH<subgt;3</subgt;，屬于正交晶系。本發(fā)明獲得的大尺寸氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體，根據(jù)晶體的結(jié)晶學(xué)數(shù)據(jù)，將晶體毛胚定向，按所需角度、厚度和截面尺寸切割晶體，將晶體的通光面拋光，即可作為雙折射器件使用，該氨甲基膦酸銨化合物的雙折射晶體在546nm時(shí)的雙折射率為0.048，紫外吸收邊短于200nm，具有透光波段達(dá)深紫外區(qū)，物化性能穩(wěn)定，不易潮解，易于加工和保存等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：蔣相站,胡晨輝,劉俊杰,胡京匯,胡文超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：濱州醫(yī)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30