[發(fā)明專利]一類紅外非線性光學(xué)晶體Ln4GaSbS9

有效

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• 申請日: 2010-03-02
• 公開（公告）號: CN102191554A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳立明;陳梅春;吳新濤;陳玲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號: C30B29/46
• 分類號: C30B29/46;C30B1/10
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一類稀土硫化物材料及其制備方法，屬于無機(jī)非線性光學(xué)材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

非線性光學(xué)(NLO)晶體具有倍頻、和頻、差頻、參量放大等非線性光學(xué)效應(yīng)，在激光頻率轉(zhuǎn)換、電調(diào)制、光折變信息處理等高科技領(lǐng)域有著重要應(yīng)用價值。NLO晶體可按其應(yīng)用的波段范圍分類：其中紫外及可見區(qū)的NLO晶體有BBO(β-BaB₂O₄)，LBO(LiB₃O₅)，KTP(KTiOPO₄)，他們以優(yōu)異的光學(xué)性能在實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用。紅外光區(qū)的NLO材料大多是ABC₂型的黃銅礦結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料，這類材料非線性光學(xué)系數(shù)大，中遠(yuǎn)紅外透過率高，如AgGaS₂，ZnGeP₂。中紅外波段非線性光學(xué)晶體在光電子領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，例如它可以通過光參量振蕩或光參量放大等手段將近紅外波段的激光延伸至中紅外區(qū)，也可以對中紅外光區(qū)的重要激光進(jìn)行倍頻，這對獲得波長連續(xù)可調(diào)的激光具有重要的意義。研究表明含孤對電子的Se⁴⁺(TlSeVO₅)，Te⁴⁺(Na₂Te₃Mo₃O₁₆)，As³⁺(LiAsS₂)能夠產(chǎn)生非心的化合物，易于得到性能優(yōu)越的非線性光學(xué)材料。我們通過在稀土鎵硫化物中引入含孤對電子Sb³⁺陽離子，由于極化作用從而得到了性能優(yōu)越的新型非線性光學(xué)材料。有關(guān)這方面的研究尚無文獻(xiàn)報道。

發(fā)明內(nèi)容

為了深入研究紅外非線性材料，本發(fā)明目的是通過固相反應(yīng)，提供一類新型的非心四元稀土鎵銻硫化物，他們可能具有潛在的中遠(yuǎn)紅外非線性應(yīng)用價值。

在本發(fā)明中，該稀土硫化物的分子式表示為Ln₄GaSbS₉，其中稀土原子Ln為Pr，Nd，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho中的一種，屬于正交晶系，空間群為Aba2，晶體學(xué)參數(shù)見表1。該化合物由無限陰離子鏈[GaSbS₆]₂^12-垂直[010]面堆積排列形成的，稀土原子填充在鏈間，通過RE-S鍵連接形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。[GaSbS₆]₂^12-鏈的結(jié)構(gòu)為[GaS₄]^5-四面體和二聚體[Sb₂S₆]^6-通過共用一個S原子形成的，兩個GaS₄四面體之間共用一個S原子。Sb³⁺上的立體活性孤對電子使SbS₄形成了扭曲的四方錐結(jié)構(gòu)，GaS₄四面體亦是扭曲的結(jié)構(gòu)。稀土和硫形成了高配位的多面體結(jié)構(gòu)。該化合物是通過單質(zhì)固相合成的，將單質(zhì)Ln(Ln為Pr，Nd，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho中的一種)，Sb，Ga，S按化學(xué)計量比稱量，置于小石英坩堝中，轉(zhuǎn)移至大石英管中，在高真空下封管。將封好的石英管放在程序控溫的管式爐中，在950℃長時間燒結(jié)反應(yīng)即可得到。本發(fā)明已成功合成出多個稀土硫化物的單晶和純相。

非線性光學(xué)測量表明，Sm₄GaSbS₉具有優(yōu)良的非線性光學(xué)性能，在2.05μm激光照射下有很強(qiáng)的信號，其粉末SHG系數(shù)為KTP的2倍。預(yù)期在激光頻率轉(zhuǎn)換、電光調(diào)制、光折變信息處理等高科技領(lǐng)域有著重要應(yīng)用價值。此類非線性光學(xué)材料在激光光譜學(xué)、大氣污染預(yù)測、軍事探測等方面有著重要的應(yīng)用。使用相干的紅外光源，可以得到紅外、拉曼光譜的精細(xì)、超精細(xì)結(jié)構(gòu)，可以研究固體、分子中原子的振動、轉(zhuǎn)動等狀態(tài)。

附圖說明

圖1為Sm₄GaSbS₉的結(jié)構(gòu)圖

圖2為Sm₄GaSbS₉的粉末衍射圖譜

圖3為Sm₄GaSbS₉的FT-IR光譜

圖4為Sm₄GaSbS₉的漫反射光譜圖

具體實(shí)施方式