磷酸二氫鉀(KDP)晶體是一種最早受到人們重視的功能晶體，人工生長KDP晶體已有半個多世紀的歷史，是經久不衰的水溶性晶體之一。KDP晶體的透光波段為178nm～1.45um，是負光性單軸晶，其非線性光學係數d36（1.064um）=0.39pm/V，常常作為標準來比較其他晶體非線性效應的大小，可以實現Ⅰ類和Ⅱ類位相匹配，並且可以通過溫度調諧來實現非臨界位相匹配(包括四倍頻和和頻)。
基本介紹
- 中文名：磷酸二氫鉀晶體
- 外文名：Potassium dihydrogen phosphate crystal
- 簡稱：KDP
- 類別：水溶性晶體
簡介,物理性質,化學性質,主要用途,製備方法,
簡介
屬於四方晶系，點群D4h，無色透明，其理想外形如圖1所示。該晶體具有多功能性質。上世紀50年代，KDP作為性能優良的壓電晶體材料，主要被套用於製造聲納和民用壓電換能器。60年代，隨著雷射技術出現，由於KDP晶體具有較大的非線性光學係數和較高的雷射損傷閾值，而且晶體從近紅外到紫外波段都有很高的透過率以及擁有雙折射係數高的特性，通常被用於做Nd:YAG雷射器的二、三、四倍頻器件（室溫條件下）。同時KDP晶體又是一種電光係數高的晶體材料，故在電光調製器，Q開關和高速攝影用的快門等元器件方面有著廣泛的套用 。該晶體在高功率雷射系統受控熱核反應、核爆模擬等重大技術上更顯現出它的套用前景，因此，對特大尺寸的KDP優質光學晶體的研究，在國內外一直受到研究者的極大關注。
物理性質
磷酸二氫鉀晶體，簡稱KDP，屬於正方晶系，點群D2d，無色透明，其理想外形如圖1所示。該晶體具有多功能性質，因為其拋光面容易潮解，故建議在密封，乾燥壞境下使用。
化學性質
1. 晶體溶解度：
從溶液中生長單晶體，很重要的一個參數是了解物質的溶解度。根據溶解度與溫度的關係繪製得到物質的溶解度曲線，它是選擇晶體生長方法和生長溫度區間的重要依據。
2.晶體結晶習性：
取少量純固體磷酸二氫鉀將其配製成未飽和溶液（以溶解度曲線為依據），自然蒸發數日後逐漸達到飽和，此時溶液形成少量晶核，在結晶驅動力作用下，逐漸形成外形完整的KDP小籽晶。
3. 單晶培養：
根據物質的溶解度曲線，配置某一溫度下一定量的飽和溶液（注意控制溶液pH≈4.5）至育晶器中，將育晶器放入恆溫槽，用吊晶法準確測出溶液飽和點溫度，然後升溫至比飽和點溫度高出5℃，讓溶液恆溫隔夜過熱，除淨結晶中心。選擇Z軸方向無缺陷晶片作為生長籽晶，固定於籽晶架上，在稍高於飽和點溫度下，放入籽晶，並逐漸降至飽和點，採用降溫法按每天一定降溫速率（0.4℃/day）從水溶液中培養單晶。
主要用途
取少量純固體磷酸二氫鉀將其配製成未飽和溶液（以溶解度曲線為依據），自然蒸發數日後逐漸達到飽和，此時溶液形成少量晶核，在結晶驅動力作用下，逐漸形成外形完整的KDP小籽晶。通過結晶性試驗，可觀察到晶體為四方柱雙四方錐透明單晶，通過理想晶體外形觀察，可初步了解晶體的對稱性情況。
製備方法
KDP
晶體原料的合成是一個簡單的酸鹼中和反應過程。其反應方程式為:
K2CO3+H2O=2KOH+CO2↑
H3PO4+KOH→H2O+KH2PO4
反應在水溶液中進行，由於KH2PO4在水溶液中存在三級電離，因而溶液中同時存在K+、H+、OH－、34PO、HP-24O、-42POH等離子，在不同pH的溶液中，34PO、HP-2O、-42POH和H3PO4基團所占有的比例不同，在pH=4.5左右，-42POH基團約占有99%，在KDP晶體的合成和單晶生長過程中，選擇這樣的pH範圍是適宜的，-42POH基團作為生長基元之一，基團密度大，吸附在晶體生長界面上的生長基元的平均自由程短，在單位時間內擴散到晶體晶格位置的生長基元數目比其他不同的pH溶液的機率多，因而有利於KDP晶體的生長；在合成過程則也有利於提高產率。
