[發明專利]一種無機晶體材料、其制備及作為非線性光學晶體的應用

有效

• 申請號: 201810127258.6
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108363259B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 毛江高;毛菲菲
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: G02F1/355
• 分類號: G02F1/355;C30B29/22;C30B7/10
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 張瑩

本申請公開了一種無機晶體材料，其特征在于，所述無機晶體材料的化學式為：BaGe(IO₃)₆(H₂O)；所述無機晶體材料屬于三方晶系，空間群為R3，晶胞參數為α＝β＝90°，γ＝120°，Z＝3。該無機晶體材料表現出強的倍頻效應，其粉末SHG系數超過KH₂PO₄(KDP)的12倍；在2.05μm激光照射下測得其粉末SHG系數為KTiOPO₄(KTP)晶體的0.8倍，且能實現相位匹配，是具有潛在應用價值的非線性光學材料。

技術領域

本申請涉及一種無機晶體材料、其制備及作為非線性光學晶體的應用，屬于無機材料領域。

背景技術

非線性光學晶體是一類廣泛應用于光電技術領域的功能材料，可以實現激光頻率轉換、激光強度和相位的調制、以及激光信號的全息儲存等。

目前實際應用的非線性光學晶體包括LiB₃O₅(LBO),β-BaB₂O₄(BBO),KH₂PO₄(KDP),KTiOPO₄(KTP)，α-LiIO₃等。隨著激光技術的發展和可調諧激光器的出現，非線性光學器件發展迅速，激光倍頻、混頻、參量振蕩與放大；電光調制、偏轉、Q開關和光折變器件等相繼出現。以上的這些研究與應用，對非線性光學材料提出了更多更高的物理、化學性能的要求，也促進了非線性光學材料的迅速發展。二階非線性光學晶體材料必須具有非中心對稱的結構。

發明內容

根據本申請的一個方面，提供一種新型無機晶體材料，該無機晶體材料表現出強的倍頻效應，其粉末SHG系數超過KH₂PO₄(KDP)的12倍；在2.05μm激光照射下測得其粉末SHG系數為KTiOPO₄(KTP)晶體的0.8倍，且能實現相位匹配，是具有潛在應用價值的非線性光學材料。

所述無機晶體材料，其特征在于，化學式為：

BaGe(IO₃)₆(H₂O)

所述無機晶體材料屬于三方晶系，空間群為R3，晶胞參數為a＝α＝β＝90°，γ＝120°，Z＝3。

所述無機晶體材料BaGe(IO₃)₆(H₂O)的晶體結構如圖1所示，圖1是晶體結構沿c軸方向的投影示意圖。可以看出，每個不對稱單元中含有一個Ba，一個Ge，兩個I和七個O原子。每個Ge原子與6個O原子連接成GeO₆八面體，而每個I原子與3個O原子連接形成IO₃三角錐，6個IO₃三角錐通過單齒配位連接在GeO₆八面體形成0維的[Ge(IO₃)₆]^2-陰離子基團。Ba原子填充在[Ge(IO₃)₆]^2-陰離子基團之間的空隙里。

所述無機晶體材料的紫外吸收截止波長在300～310nm之間(約304nm)。

優選地，所述無機晶體材料的晶胞參數為c＝11.3223(7)。

根據本申請的又一方面，提供所述無機晶體材料的制備方法，其特征在于，采用水熱法制備，將含有鋇元素、鍺元素、碘元素和水的原料混合物，于180℃～260℃晶化溫度下晶化得到；

所述原料混合物中，鋇元素的摩爾數、鍺元素的摩爾數、碘元素的摩爾數與水體積比例為：

Ba：Ge：I：水＝0.1～20mol：1mol：1～20mol：0.5～50L。