[發明專利]硫錫鋇單晶體及其制備和用途

有效

• 申請號: 201210128628.0
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102644116A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 羅中箴;林晨升;程文旦;張煒龍;張浩
• 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;C30B1/10;G02F1/355
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技術領域

本發明屬于紅外非線性光學材料及其制備。

背景技術

在非線性光學材料應用方面，我們可以大致將其分為三類，紫外及深紫外波段非線性光學材料、可見光及近紅外波段非線性光學材料、紅外及中遠紅外非線性光學材料。目前我們的工作主要關注于紅外及中遠紅外非線性光學材料，該材料在民用和軍事方面有潛在的廣泛用途，如激光器件、紅外波段激光倍頻、遠程傳感、紅外激光制導、紅外激光雷達、光電對抗等。

就目前而言，2～20μm中、遠紅外波段激光的產生主要是基于非線性光學原理及紅外非線性光學晶體變頻技術。現成熟的紅外非線性光學晶體主要有ZnGeP₂，AgGaS₂，AgGaSe₂等。這些晶體都已在民用高科技領域和軍事裝備中起到關鍵性的作用，但是目前的這些晶體在綜合性能上還不能達到人們理想的水平，隨著技術的不斷發展與進步，對紅外非線性晶體的要求也在不斷提高，因此，對于新型紅外非線性晶體的探索，在民用高科技產業和提升軍事裝備都具有重要的戰略意義。

發明內容

本發明的目的之一在于制備硫錫鋇單晶。本發明的目的之二在于制備硫錫鋇粉末。

本發明制備的硫錫鋇單晶體，其化學式為Ba₇Sn₅S₁₅，分子量為2035.91，屬六方晶系，空間群P6₃cm，單胞參數為α＝β＝90°，γ＝120°，Z＝6。該晶體結構中，錫原子有兩種不同的化合價Sn²⁺和Sn⁴⁺。Sn²⁺以三角錐構型存在，并且形成[Sn₂S₃]^2-基團；Sn⁴⁺以[SnS₄]^4-四面體構型存在。在對稱單元中，[Sn₂S₃]^2-和[SnS₄]^4-都處于孤立狀態，形成零維結構。

粉末紅外倍頻實驗表明，硫錫鋇(Ba₇Sn₅S₁₅)具有優良的紅外非線性光學性能，在2.05μm激光照射下，有很強的1.025μm倍頻光輸出，其粉末SHG強度約為AgGaS₂的2倍。硫錫鋇作為一種極性晶體，預期在激光器件、紅外波段激光倍頻、紅外激光制導等高科技領域中，具有重要的應用價值。

附圖說明

圖1.硫錫鋇晶體的沿c軸方向的結構圖。圖2.硫錫鋇的純相粉末圖；實驗值與理論值吻合較好，說明得到的粉末樣品為純相。圖3.硫錫鋇SHG強度比較圖，在實驗測定其粉末(粒度150-212μm)SHG強度約為相應粒度AgGaS₂的2倍；在粒度為45-75μm時，達到AgGaS₂的10倍。圖4.硫錫鋇I類相位匹配圖；從圖中可以看出，硫錫鋇和AgGaS₂一樣，都是I類相位匹配的。

具體實施方式

實施例1硫錫鋇單晶體制備：按Ba∶Sn∶S元素摩爾比為7∶5∶15，稱取Ba，Sn與S混合均勻，放入石墨坩堝，再裝入石英管中，抽真空后封口，置于高溫爐中于700℃反應數小時，再于800℃恒溫數十小時，最后緩慢降至室溫，獲得較多紅色塊狀晶體。通過單晶X射線衍射分析，表明該化合物為硫錫鋇，晶體參數如上所述，結構如附圖1所示。

實施例2硫錫鋇多晶粉末制備：按Ba∶Sn∶S元素摩爾比為7∶5∶15，稱取Ba，Sn與S混合均勻，放入石墨坩堝，再裝入石英管中，抽真空后封口，置于高溫爐中于800℃恒溫數十小時，再緩慢降至室溫，獲得紅色多晶粉末。