《碱金属/碱土金属复合红外非线性光学材料研究取得新进展》

• 来源专题：海西院结构化学领域监测服务
• 编译者： fjirsmyc
• 发布时间：2016-05-25

近年来，探索新型的优异红外非线性光学晶体材料成为研究热点。由于大带隙与非线性光学系数之间存在反比关系，因此如何实现大带隙与高非线性系数之间的平衡（要求带隙E_g>3.0 eV，非线性效应d_ij>10×KDP）成为目前探索新型红外非线性光学材料的重要研究方向。

中国科学院新疆理化技术研究所光电功能材料团队优选Na-Ba-M-Q (M = Ge, Sn; Q = S, Se)作为研究对象，通过在密闭真空石英管中进行高温固相反应，最终得到四种性能优异的红外非线性光学材料，即Na₂BaSnS₄、Na₂BaSnSe₄、Na₂BaGeS₄和Na₂BaGeSe₄。通过结构解析发现Na₂BaSnS₄晶体结晶于四方晶系I-42d 空间群，而其他三个晶体均结晶于三方晶系R3c空间群。作者表示，在四元硫属化合物中，通过简单的元素取代，如Se取代S或者Sn取代Ge等，晶体结构虽发生了改变，但都集中于双轴晶之间的转变（比如单斜到正交）或者双轴晶到单轴晶之间的转变（比如正交到四方、正交到三方），而该研究工作的发现却实现了单轴晶之间的结构转变（四方到三方），这在硫属化合物中尚属首次发现。

此外，他们通过性能测试发现Na₂BaSnS₄和Na₂BaGeS₄这两种材料具有很好的非线性潜力，包括非线性系数大、激光损伤阈值高、双折射率合适，满足了作为优异的红外非线性光学材料的条件；更重要的是两者很好地实现了大带隙与非线性系数之间的平衡，例如Na₂BaSnS₄（E_g = 3.27 eV，d_ij =17×KDP）和Na₂BaGeS₄（Eg = 3.70 eV，d_ij = 10×KDP），同时其性能可以媲美优异的红外非线性材料LiGaS₂和LiInS₂。该研究结果为设计带隙与非线性系数之间平衡的新红外非线性光学材料提供了一种有效的策略。

该研究成果已于4月21日在线发表在《德国应用化学》期刊上（Angew. Chem. Int. Ed., 2016, DOI: 10.1002/anie.201602317）。

（来源：中科新疆理化所）