[發(fā)明專利]紅外非線性光學(xué)單晶體硫錫鋇

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310557862.X
• 申請(qǐng)日: 2013-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN103590108B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅中箴;林晨升;程文旦;張煒龍;張浩
• 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): C30B29/46
• 分類號(hào): C30B29/46;C30B1/10;G02F1/355
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于紅外非線性光學(xué)材料及其制備。

背景技術(shù)

紅外及中遠(yuǎn)紅外非線性光學(xué)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(yuǎn)程傳感、紅外激光制導(dǎo)、紅外激光雷達(dá)、光電對(duì)抗等。

目前，3～20μm固態(tài)中、遠(yuǎn)紅外波段激光的產(chǎn)生主要是基于非線性光學(xué)原理及紅外非線性光學(xué)晶體變頻技術(shù)。現(xiàn)成熟的紅外非線性光學(xué)晶體主要有ZnGeP₂，AgGaS₂，AgGaSe₂等。這些晶體都已在民用高科技領(lǐng)域和軍事裝備中起到關(guān)鍵性的作用，但是目前的這些晶體在綜合性能上還不能達(dá)到人們理想的水平，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，對(duì)紅外非線性晶體的要求也在不斷提高，因此，對(duì)于新型紅外非線性晶體的探索，在民用高科技產(chǎn)業(yè)和提升軍事裝備都具有重要的戰(zhàn)略意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于制備硫錫鋇單晶。

本發(fā)明的目的之二在于制備硫錫鋇粉末。

本發(fā)明制備的硫錫鋇單晶體，其化學(xué)式為Ba₈Sn₄S₁₅，分子量為2054.53,屬正交晶系，空間群Pca2₁，單胞參數(shù)為α＝β＝γ＝90°,Z＝8。該晶體結(jié)構(gòu)中，錫原子有兩種不同的化合價(jià)Sn²⁺和Sn⁴⁺。Sn²⁺以三角錐構(gòu)型存在，并且形成[SnS₃]^4-陰離子；Sn⁴⁺以[SnS₄]^4-陰離子構(gòu)型存在。在晶體結(jié)構(gòu)中，[SnS₃]^4-和[SnS₄]^4-陰離子處于孤立狀態(tài)，Ba²⁺填充在多面體形成的空隙中，并維持電荷平衡，形成零維結(jié)構(gòu)。

硫錫鋇單晶體通過高溫固相方法合成，具體而言，以BaS，Sn與S為原料，按Ba:Sn:S元素摩爾比為8：4：15，置于石墨坩堝及石英管中，抽真空后封口，用五十小時(shí)使溫度達(dá)到800℃，并且在800℃恒溫六十小時(shí)，然后以一定速率降至室溫，獲得塊狀紅色晶體。

粉末紅外倍頻實(shí)驗(yàn)表明,硫錫鋇(Ba₈Sn₄S₁₅)具有優(yōu)良的紅外非線性光學(xué)性能,在2.05μm激光照射下，有很強(qiáng)的1.025μm倍頻光輸出,其粉末(粒度25-45μm)SHG強(qiáng)度約為相應(yīng)粒度AgGaS₂的10倍。

硫錫鋇作為一種極性晶體，預(yù)期在激光器件、紅外通訊、紅外波段激光倍頻等高科技領(lǐng)域中，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

附圖說明

圖1.硫錫鋇晶體的沿b軸方向的結(jié)構(gòu)圖；詳細(xì)結(jié)構(gòu)如上文描述。

圖2.硫錫鋇的純相粉末圖；實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度比較圖，在實(shí)驗(yàn)測(cè)定其粉末(粒度25-45μm)SHG強(qiáng)度約為相應(yīng)粒度AgGaS₂的10倍。

圖4.硫錫鋇相位匹配圖；從圖中可以看出，硫錫鋇不是I類相位匹配的。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1硫錫鋇單晶體制備。

按Ba:Sn:S元素摩爾比為8：4：15，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650℃反應(yīng)數(shù)小時(shí)，再于800℃恒溫?cái)?shù)十小時(shí)，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(shù)如上所述，結(jié)構(gòu)如附圖1所示。

實(shí)施例2硫錫鋇多晶粉末制備

按Ba:Sn:S元素摩爾比為8：4：15，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750℃恒溫?cái)?shù)十小時(shí)，再緩慢降至室溫，獲得紅色多晶粉末。