KTP$(KTiOPO_4)$ 단결정의 육성에 관한 연구

A Study on the Growth of KTP$(KTiOPO_4)$ Single Crystal

  • 차용원 (한양대학교 무기재료공학과) ;
  • 최원웅 (한양대학교 무기재료공학과) ;
  • 장지연 (동신대학교 무기재료공학과) ;
  • 오근호 (한양대학교 무기재료공학과) ;
  • 김판채 (동신대학교 무기재료공학과)
  • 발행 : 1993.02.01

초록

KTP단결정의 육성을 수열법에 의해 행하였다. 결정육성에 사용한 KTP분말은 $KH_2PO_4와 TiO_2$의 화학양론적 혼합물을 $800^{\circ}C$ 에서 고상반응 시킨 뒤 이를 $250^{\circ}C$ 의 4m KF용액중에서 수열처리시켜 단상으로 제조하였다. KTP 결정육성에 있어 가장 효과적인 수열용매는 KF와 $K_2HPO_4$용액이었으며, 이들 용액중 KTP의 용해도는 $350~450^{\circ}C$의 측정 온도범위에서 positive이었다. 양질의 종자결정은 380~430^{\circ}C$ 의 온도범위에서 수평온도 구배법에 의해 얻을 수 있었다. 종자결정의 육성에 있어 큰 성장속도를 나타내는 수열조건은 다음과 같다. 즉, 육성방법;수직온도 구배법, 수열용매;4m의 KF 또는 $K_2HPO_4$용액, 온도범위;$400~450^{\circ}C$, 압력범위;$1000~1500kg/cm^2$이며 이때 KTP의 용해도는 결정성장에 충분하였다. 이상과 같은 수열조건하에서 KTP종자결정은 c축 방향으로 약 0.06~0.08mm/day의 성장속도를 나타내었다. 그리고 육성결정의 형태는 (100), (011), (201)면이 잘 발달하는 경향이 있었다.

Growth runs of KTP single crystals were carried out by the hydrothermal method. KTP powders used for the crystal growth were prepared as a single phase by the solid state reaction of a stoichiometric mixture of $KH_2PO_4 and TiO_2$ at TEX>$800^{\circ}C$ and subsequently by the hydrothermal treatment at $250^{\circ}C$ 4m KF solution. The most effective solvents for the crystal growth of KTP were KF and K $K_2HPO_4$ solutions. Solubilities of KTP in these solutions were positive over the range $350~450^{\circ}C$.Seed crystals of good quality could be obtained by the horizontal temperature gradient method at temperatures over the range 380~430^{\circ}C$ in these solutions. The hydrothermal conditions for the high growth rates of seed crystals are as follows: growth method; vertical temperature gradient method, solvent; 4m KF or $K_2HPO_4$ solution, temperature region; $400~450^{\circ}C$, pressure region; $1000~1500kg/cm^2$, where solubility of KTP was large enough to proceed the growth. Under such conditions, seed crystals of KTP are grown at a rate of approximately 0.06-0.08mm/day in the direction of the c-axis. Morphologies of grown crystals tended to be bounded by (100), (011) and (201) faces.

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