[發明專利]新型非線性光學晶體硫化鎵鍺鋇及其生長方法與用途

有效

• 申請號: 201110349625.5
• 申請日: 2011-11-08
• 公開（公告）號: CN102383196A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 葉寧;林新松
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C30B29/46
• 分類號: C30B29/46;C30B11/00;G02F1/355
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技術領域

本發明涉及一種新型光電子功能材料及生長方法和用途，特別是涉及一種非線性光學晶體材料及其制備方法和用途，即硫化鎵鍺鋇，其化學式為BaGa₂GeS₆，簡稱BGGS。

背景技術

晶體的非線性光學效應是指這樣一種效應：當一束具有某種偏振方向的激光按一定入射方向通過一塊非線性光學晶體（如BGGS）時，該光束的頻率發生變化。

具有非線型光學效應的晶體稱為非線性光學晶體。這里非線型光學效應是指倍頻、和頻、差頻、光參量振蕩和光參量放大等效應。只有不具有對稱中心的晶體才可能有非線性光學效應。利用晶體的非線性光學效應，可以制成二次諧波發生器，上、下頻率轉換器，光參量振蕩器等非線性光學器件。激光器產生的激光可通過非線性光學器件進行頻率轉換，從而獲得更多有用波長的激光，使激光器得到更廣泛的應用。依據透光波段和適用范圍，無機非線性光學晶體材料可分為紫外非線性光學材料、可見光區非線性光學材料、紅外非線性光學材料。目前用于紫外及可見光區的無機非線性光學材料已有數種投入實用，如KDP（磷酸二氫鉀）、KTP（磷酸鈦氧鉀）、BBO（β-偏硼酸鋇）、LBO（硼酸鋰）等。但對于紅外非線性光學材料來說，離實用還有差距。原因在于現有的紅外非線性光學材料，如AgGaS₂、ZnGeP₂等，雖然具有很大的二階非線性光學系數，在紅外區也有很寬的透過范圍，但其激光損傷閾值偏低，不能滿足非線性光學晶體材料的實用要求。而實現紅外激光的頻率轉換又在國民經濟、國防等領域有著重要的價值，如獲得3?μm以外的可調諧激光以及實現中遠紅外波段的激光輸出等。因而紅外無機非線性光學材料的研究已成為當前非線性光學材料研究領域的一個重要課題。

對于紅外無機非線性光學材料的研究來講，如何克服非線性與激光損傷閾值的矛盾，兼顧較大的光學非線性和較高的激光損傷閾值，是新型紅外非線性光學材料設計的一個關鍵。對于激光損傷的機理，通常認為帶隙大小是決定激光損傷閾值的重要因素。半導體材料帶寬小，雖然非線性光學系數較大，但也容易導致激光損傷。近期新型紅外非線性光學晶體研究的熱點材料是LiGaS₂系列（LiXY₂，X=Ga，In;?Y=S,?S,?Te）,它們的帶隙明顯大于黃銅礦構型的半導體化合物，達到3.1至3.7eV，有較高的抗光損傷能力。

硫化鎵鍺鋇晶體是屬于三方晶系，空間群為R3。硫化鎵鍺鋇所測試的各項性能表明該晶體有可能成為可實際應用的中紅外非線性光學晶體。由于硫化鎵鍺鋇晶體結構中，Ge與Ga占據相同格位，構成Ga（Ge）S四面體，結構類似于硫化鎵鋇（BaGa₄S₇,?Pmn2₁）,因此，硫化鎵鍺鋇可能具有較高的激光損傷閾值及較大的非線性光學系數，有望在激光的中紅外波段得到實際應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種硫化鎵鍺鋇化合物，其化學式為BaGa₂GeS₆。

本發明的目的在于提供一種帶隙較大且激光損傷閾值較大的紅外無機非線性光學晶體材料硫化鎵鍺鋇單晶。

本發明的另一目的在于提供一種硫化鎵鍺鋇化合物制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種硫化鎵鍺鋇紅外無機非線性光學晶體，其化學式為BaGa₂GeS₆。

本發明的再一目的在于提供一種硫化鎵鍺鋇紅外無機非線性光學晶體的生長方法。

本發明還有一個目的在于提供硫化鎵鍺鋇紅外無機非線性光學晶體的器件。

本發明的技術方案如下：

本發明提供的硫化鎵鍺鋇化合物，其化學式為BaGa₂GeS₆。