[發明專利]一種四元非心硫化物的晶體材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201910070129.2
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109778317A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 林華;吳新濤;朱起龍
• 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;C30B9/12
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞

本發明公開了一種紅外非線性光學晶體材料La₂CuSbS₅的制備方法及其應用。其將BaX₂、CsX、La,Cu,Sb和S混合，通過雙助熔劑法得到高純度的La₂CuSbS₅晶體材料。其中X為鹵素。本發明提供的新型紅外非線性光學晶體材料，具有優良的二階非線性光學性質以及大小適中的雙折射率，具有強的紅外倍頻響應，其粉末倍頻強度可達到商用材料AgGaS₂的0.5倍，且其激光損傷閾值是AgGaS₂晶體的6.7倍，可用于中紅外探測器和激光器。

技術領域

本發明涉及無機非線性光學材料技術領域，具體涉及一種四元非心硫化物的晶體材料的制備方法與應用。

背景技術

非線性光學晶體是一類非常重要的功能材料，在激光通訊、光學信息處理、集成電路和軍事技術等方面有著廣泛的用途。根據材料應用波段的不同，非線性光學晶體可以分為深紫外-紫外波段，可見-近紅外波段以及中遠紅外波段三大類。其中紫外和可見波段的非線性光學晶體材料已經能夠滿足實際應用的要求。而紅外波段的非線性光學晶體材料主要是ABC₂型的黃銅礦結構的半導體材料，典型的例子如AgGaS₂、AgGaSe₂、ZnGeP₂等，這類化合物具有大的非線性光學系數和高的中遠紅外透過率，但是也存在激光損傷閾值低以及雙光子吸收等嚴重的缺點，因而限制了它們的應用。因此探索具有應用前景的新型中遠紅外非線性光學晶體材料是當前非線性光學材料研究領域的一個難點和熱點。

2016年，Kussainova,A.M.等人(J.Solid State Chem.2016,233,269–276)報道了四元非心晶體材料La₂CuSbS₅的合成方法，該合成方法最終得到的晶體材料La₂CuSbS₅雜質較高，導致其無法測試任何物理性能。

發明內容

本發明的第一個目的旨在提供一種晶體材料，所述晶體材料可以以化學式La₂CuSbS₅表示，所述晶體的純度在95％以上，例如純度在96％以上、97％以上、98％以上，99％以上，優選大于99.5％。

根據本發明，所述晶體為純相。

根據本發明，所述晶體材料具有基本上如圖1b所示的X-射線晶體衍射圖譜。

根據本發明，所述晶體材料為紅外非線性光學晶體材料，其具有優良的二階非線性光學性質。

其中，所述晶體材料在入射波長為2000-2100nm條件下實現相位匹配，例如在入射波長為2050nm條件下實現相位匹配。例如，所述晶體材料的粉末倍頻強度可以為AgGaS₂(商用材料)的0.4-0.7倍，例如0.5-0.6倍；示例性地，可以為AgGaS₂的0.5倍。優選地，所述粉末倍頻強度測試時的晶體材料顆粒范圍在150-210μm范圍內。

其中，所述晶體材料的激光損傷閾值可以為AgGaS₂的6-8倍，例如6.5-7倍；示例性地，可以為6.7倍。優選地，所述激光損傷閾值測試時的晶體材料顆粒范圍在150-210μm范圍內。優選地，所述激光損傷閾值測試時的入射波長可以為1050-1075nm，例如1064nm。

根據本發明，所述晶體材料為深紅色片狀晶體。

本發明的第二個目的是提供上述La₂CuSbS₅晶體材料的制備方法，所述方法包括：將原料BaX₂、CsX、La、Cu、Sb和S混合，通過高溫固相法，得到所述La₂CuSbS₅晶體材料。