四元硫屬體系新型紅外非線性光學材料的探索.pdf

1、商業(yè)化的紅外非線性光學材料均存在一系列性能缺陷，限制了它們的應用。因此，探索新的具有優(yōu)異性能的紅外非線性材料是全球研究者們非常重視的一個研究方向。本論文主要以設計新型的硫族紅外非線性材料為目標，以堿金屬，堿土金屬，過渡金屬和稀土金屬為研究體系，通過高溫固相反應在真空密封的石英管中合成一系列具有非中心對稱結構的化合物，并對這些化合物做了相關性能的表征，評估了其在紅外非線性領域的應用前景。
　　1.紅外非線性光學晶體BaCdSnS4和

2、Ba3CdSn2S8的合成、晶體結構、光學性能及熒光性能表征
　　將堿土金屬與 d10過渡金屬陽離子同時引入晶體結構中，成功獲得了兩種紅外非線性光學晶體：BaCdSnS4和 Ba3CdSn2S8。在它們的晶體結構中，均存在孤立的CdS4和SnS4四面體，但這兩種結構基元卻構成了完全不同的兩個結構。在BaCdSnS4中，CdS4和 SnS4四面體構成了無限的二維∞[Cd-Sn-S]層，然而在 Ba3CdSn2S8中，CdS4和 Sn

3、S4四面體則相互連接形成了三維網(wǎng)路結構。此外，這兩種化合物的重要光學性質(zhì)也被系統(tǒng)地研究。基于漫反射，紅外和拉曼光譜結果可以發(fā)現(xiàn)它們的光學透過范圍高達25μm以上。此外，兩個化合物還有很好的非線性光學效應，這說明BaCdSnS4和Ba3CdSn2S8可能是潛在的紅外非線性光學材料。最后本論文還表征了這兩個化合物的熒光性能，結果表明兩者同樣有很好的熒光性能。
　　2.大激光損傷閾值的含鑭系元素的硫化物LiA3MS7(A=Sm, Gd;

4、M=Si, Ge)的設計合成與性質(zhì)研究
　　將堿金屬與稀土金屬同時引入體系中，成功獲得了三種紅外非線性光學晶體：LiSm3SiS7，LiSm3GeS7和 LiGd3GeS7，晶體結構解析結果顯示這三個化合物是同構的，且結晶在六方晶系手性P63空間群。在它們的結構中，LiS6八面體相互連接構成一條繞著63螺旋軸延伸的LiS6鏈，孤立存在的MS4（M=Si和Ge）四面體圍繞在LiS6鏈周圍， ReS8（Re=Sm和Gd）基團將LiS6

5、鏈和MS4四面體連接在一起構成了三維網(wǎng)絡結構。另外由于目前只成功合成了 LiSm3SiS7的純樣，因此本論文只對 LiSm3SiS7進行了性能表征。粉末樣品二階倍頻效應的研究表明了這個化合物在2.09μm的激光下是非I-類相位匹配的，在38?55μm的晶粒尺寸下，樣品 LiSm3SiS7顯示了最大的二階倍頻強度，大約是相同粒徑下AgGaS2的12倍。對LiSm3SiS7粉末進行激光損傷閾值的測試表明，相對于 AgGaS2粉末，它有較大的

6、激光損傷閾值，這表明該化合物在高功率非線性光學領域有潛在的應用前景。
　　3. A4GaBiS9(A=Sm, Gd)：兩個具有非中心對稱結構的含鑭系元素硫化物的設計合成
　　在體系中同時引入含立體活性孤對電子的陽離子Bi3+和鑭系元素，成功獲得了兩種有非中心對稱結構的晶體 Sm4GaBiS9和 Gd4GaBiS9，并對這兩個晶體進行了結構解析，結果顯示它們是兩個同構的化合物。通過分析它們的晶體結構，發(fā)現(xiàn)這兩個結構可以表征為一

7、條無限長的∞[Ga2Bi2S11]鏈，這些鏈被稀土陽離子連接在一起，構成了三維網(wǎng)狀結構。
　　4.兩個鎂硅酸鹽氟化物Mg5(SiO4)2F2和Mg3SiO4F2的合成，結構和性能
　　在體系中同時引入鹵素原子和堿土金屬元素，成功獲得了兩個鎂硅酸鹽氟化物Mg5(SiO4)2F2和Mg3SiO4F2，并且進行了性能的表征。雖然它們的結構都是由 Mg?O?F八面體和孤立的SiO4四面體構成的，但兩者結構有很大的不同。紅外光譜驗證了