[發(fā)明專利]制備單斜相Ga2S3晶體的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210190280.8
• 申請(qǐng)日: 2012-06-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102701269A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張明建;郭國(guó)聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): C01G15/00
• 分類號(hào): C01G15/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及單斜相Ga₂S₃晶體作為紅外波段二階非線性光學(xué)材料的應(yīng)用及其制備方法，屬于材料科學(xué)領(lǐng)域和光學(xué)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

目前非線性晶體材料由于激光技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越引起大家的重視，尤其是深紫外和中遠(yuǎn)紅外波段的二階非線性晶體材料由于種類較少，還無(wú)法滿足應(yīng)用的需求，而成為各國(guó)科學(xué)家研究的熱點(diǎn)。硫?qū)倩衔矬w系正在成為中遠(yuǎn)紅外二階非線性晶體研究的方向，其中諸如AgGaS₂?(AGS)、AgGaSe₂?(AGSe)、BaGa₄S₇?(BGS)等已獲得產(chǎn)業(yè)化和商品化。這些硫?qū)倩衔锒酁槿叭陨匣衔铮驅(qū)倩衔锏亩A非線性性質(zhì)研究較少。二元硫?qū)倩衔锵鄬?duì)于這些三元及其以上化合物，往往具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合成方便、物化性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。?

Ga₂S₃有三種晶相：?jiǎn)涡毕啵–c）、六方相（P6₃mc）和立方相（F-43m），都結(jié)晶于非心空間群，意味著Ga₂S₃可能具有二階非線性光學(xué)效應(yīng)。1961年，Goodyear等人在Acta?Cryst.中首次報(bào)道了Ga₂S₃的單斜相結(jié)構(gòu)（Cc）。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研，至今沒(méi)有關(guān)于Ga₂S₃作為紅外二階非線性光學(xué)材料應(yīng)用的報(bào)道。?

Ga₂S₃的已知制備方法有兩種，都是采用Ga和S單質(zhì)作為起始反應(yīng)物：（1）將Ga和S以合適比例混合，抽真空封入石英管中，在450℃保溫5天，再以50℃/12h的速率加熱到1100℃，自然降溫得到Ga₂S₃的多晶粉末；（2）等量Ga、S在抽真空條件下分別置于密封石英管的兩個(gè)石英舟中，含Ga的石英舟加熱到1150℃，含S的石英舟加熱到450-500℃，一天后，在含Ga的石英舟一端形成?Ga₂S₃的多晶粉末。這兩種方法得到的都是單斜相的Ga₂S₃。本發(fā)明以Ga₂O₃、S粉、B粉為原料，采用高溫固相硼硫化的方法來(lái)合成單斜相的Ga₂S₃，不僅降低了合成溫度（950℃），避免了傳統(tǒng)操作的繁瑣步驟，而且以價(jià)格低廉的Ga₂O₃代替金屬Ga，縮減了成本。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種單斜相Ga₂S₃晶體材料在紅外波段具有潛在的二階非線性光學(xué)應(yīng)用及其制備方法，該方法合成簡(jiǎn)單，易操作、原料來(lái)源充足、化合物合成的產(chǎn)率極高，純度也高且重復(fù)性好，適合大規(guī)模生產(chǎn)的要求。?

本發(fā)明是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其特征是目標(biāo)化合物為具有三維網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)的金屬硫?qū)倩衔铮浠瘜W(xué)式為Ga₂S₃，單斜晶系，空間群為Cc，單胞參數(shù)為

一種具有潛在中遠(yuǎn)紅外波段二階非線性光學(xué)應(yīng)用的單斜相Ga₂S₃的制備方法為：將Ga₂O₃、B和S按照1：2：3的摩爾比例進(jìn)行混合研磨，壓片裝入真空石英管加熱，以30～40℃/h的速率升溫至850?-?980℃，恒溫72?-?144小時(shí)，再以2～6℃/h的速率降溫至250?℃，最后關(guān)掉電源，取出石英管，用熱水洗掉副產(chǎn)物B₂O₃，可得到單斜相Ga₂S₃淺黃色微晶，產(chǎn)率為90％以上。?