[发明专利]硫锡钡单晶体及其制备和用途

说明书

技术领域

本发明属于红外非线性光学材料及其制备。

背景技术

在非线性光学材料应用方面，我们可以大致将其分为三类，紫外及深紫外波段非线性光学材料、可见光及近红外波段非线性光学材料、红外及中远红外非线性光学材料。目前我们的工作主要关注于红外及中远红外非线性光学材料，该材料在民用和军事方面有潜在的广泛用途，如激光器件、红外波段激光倍频、远程传感、红外激光制导、红外激光雷达、光电对抗等。

就目前而言，2～20μm中、远红外波段激光的产生主要是基于非线性光学原理及红外非线性光学晶体变频技术。现成熟的红外非线性光学晶体主要有ZnGeP₂，AgGaS₂，AgGaSe₂等。这些晶体都已在民用高科技领域和军事装备中起到关键性的作用，但是目前的这些晶体在综合性能上还不能达到人们理想的水平，随着技术的不断发展与进步，对红外非线性晶体的要求也在不断提高，因此，对于新型红外非线性晶体的探索，在民用高科技产业和提升军事装备都具有重要的战略意义。

发明内容

本发明的目的之一在于制备硫锡钡单晶。本发明的目的之二在于制备硫锡钡粉末。

本发明制备的硫锡钡单晶体，其化学式为Ba₇Sn₅S₁₅，分子量为2035.91，属六方晶系，空间群P6₃cm，单胞参数为α＝β＝90°，γ＝120°，Z＝6。该晶体结构中，锡原子有两种不同的化合价Sn²⁺和Sn⁴⁺。Sn²⁺以三角锥构型存在，并且形成[Sn₂S₃]^2-基团；Sn⁴⁺以[SnS₄]^4-四面体构型存在。在对称单元中，[Sn₂S₃]^2-和[SnS₄]^4-都处于孤立状态，形成零维结构。

粉末红外倍频实验表明，硫锡钡(Ba₇Sn₅S₁₅)具有优良的红外非线性光学性能，在2.05μm激光照射下，有很强的1.025μm倍频光输出，其粉末SHG强度约为AgGaS₂的2倍。硫锡钡作为一种极性晶体，预期在激光器件、红外波段激光倍频、红外激光制导等高科技领域中，具有重要的应用价值。

附图说明

图1.硫锡钡晶体的沿c轴方向的结构图。图2.硫锡钡的纯相粉末图；实验值与理论值吻合较好，说明得到的粉末样品为纯相。图3.硫锡钡SHG强度比较图，在实验测定其粉末(粒度150-212μm)SHG强度约为相应粒度AgGaS₂的2倍；在粒度为45-75μm时，达到AgGaS₂的10倍。图4.硫锡钡I类相位匹配图；从图中可以看出，硫锡钡和AgGaS₂一样，都是I类相位匹配的。

具体实施方式

实施例1硫锡钡单晶体制备：按Ba∶Sn∶S元素摩尔比为7∶5∶15，称取Ba，Sn与S混合均匀，放入石墨坩埚，再装入石英管中，抽真空后封口，置于高温炉中于700℃反应数小时，再于800℃恒温数十小时，最后缓慢降至室温，获得较多红色块状晶体。通过单晶X射线衍射分析，表明该化合物为硫锡钡，晶体参数如上所述，结构如附图1所示。

实施例2硫锡钡多晶粉末制备：按Ba∶Sn∶S元素摩尔比为7∶5∶15，称取Ba，Sn与S混合均匀，放入石墨坩埚，再装入石英管中，抽真空后封口，置于高温炉中于800℃恒温数十小时，再缓慢降至室温，获得红色多晶粉末。