类黄铜矿结构的红外非线性光学材料Li2BaMIVQ4 (MIV = Ge, Sn; Q = S, Se)研究

类黄铜矿结构的红外非线性光学材料Li₂BaM^IVQ₄ (M^IV = Ge, Sn; Q = S, Se)研究

New Compressed Chalcopyrite-like Li₂BaM^IVQ₄ (M^IV = Ge, Sn; Q = S, Se): Promising Infrared Nonlinear Optical Materials

目前商业化的红外非线性光学晶体主要为黄铜矿类型材料，例如AgGaS₂和ZnGeP₂，其具有很好的非线性光学系数和宽的透过范围，在红外变频领域有着重要的应用。随着激光技术发展，亟待研发能够实现带隙（> 3.0 eV）和倍频效应（> 0.5× AgGaS₂）平衡的红外非线性光学材料。

中国科学院新疆理化技术研究所光电功能材料实验室近年来致力于新型红外非线性光学晶体材料的研发。该团队以著名的黄铜矿材料AgGaQ₂ (Q = S, Se)为模板，通过在结构中引入合适的非线性活性基元（M^IVQ₄：M^IV = Ge, Sn）来取代GaQ₄基元，保证材料具有大的非线性光学系数；同时引入碱金属或者碱土金属来取代Ag原子来增大材料的带隙，进而提高材料的抗激光损伤能力。基于以上策略，该团队在Li-Ba-M^IV-Q体系设计和合成了四种新的结晶于非中心对称空间群I-42m且具有类黄铜矿结构的红外非线性光学材料Li₂BaM^IVQ₄ (M^IV = Ge, Sn; Q = S, Se)。

经性能测试表明，I₂BaM^IVQ₄系列材料具有很好的非线性光学性能，均能实现相位匹配。同时Li₂BaGeS₄和Li₂BaSnS₄满足了优异红外非线性光学材料的性能特点，实现了宽带隙和大的非线性光学系数之间的性能平衡。同时，类黄铜矿红外非线性光学材料的发现也为以后探索新材料提供了很好的设计策略。

The authors synthesized four new compressed chalcopyrite-like IR NLO materials Li₂BaM^IVQ₄ (M^IV = Ge, Sn; Q = S, Se). Remarkably, Li₂BaGeS₄ and Li₂BaSnS₄not only maintain the good NLO responses (0.5 and 0.7 × AgGaS₂) but also overcome low LDTs and TPA of commercial chalcopyrites because of their wide band gaps (3.66 and 3.07 eV), demonstrating that they satisfy the critical demands as promising IR NLO candidates. I think this is a very important work and opened a new avenue of new IR NLO materials synthesis by rational design strategy.

潘世烈Shilie Pan

中国科学院新疆理化技术研究所新型光电功能材料实验室

The New Opto-electronic Functional Material Laboratory，Xinjiang Technical Institute of Physics & Chemistry，CAS

对创新的理解：

以传统黄铜矿类材料AgGaQ2 (Q = S, Se)为模板，引入活性基元MIVQ4和碱金属Li以保证同时具备大倍频和大带隙。 Chalcopyrite material AgGaQ2 (Q = S, Se) is used as the template, and introduction of NLO-active units MIVQ4 and alkali metal Li to ensure that it has a balance between strong NLO coefficients and large band gap.

文章信息：

New Compressed Chalcopyrite-like Li₂BaM^IVQ₄ (M^IV = Ge, Sn; Q = S, Se): Promising Infrared Nonlinear Optical Materials

2017, Vol. 139, No. 42, 14885-14888

https://doi.org/10.1021/jacs.7b08966

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