[发明专利]一种化合物及其合成方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种化合物及其合成方法与应用，属于非线性光学材料技术领域。

背景技术

二阶非线性材料在光学领域具有重要的应用，广泛用于激光倍频、光参量振荡及声、电光器件。近年来，随着CO₂激光雷达探测、激光通讯、红外遥测、红外导航等技术的迅速发展，对高质量、高性能红外非线性光学材料的要求越来越迫切。理想的非线性材料应有如下性质：(1)非线性效应大，(2)在工作波段透过，(3)激光损伤阈值高，(4)相位匹配性能好，(5)机械、化学、热稳定性好。

经过多年来在非线性光学晶体领域的探索和研究，目前在可见光区和紫外光区的研究较为成熟，二阶非线性氧化物材料如KH₂PO₄(KDP)，KTiOPO₄(KTP)，β-BaB₂O₄(BBO)，LiB₃O₅(LBO)等，基本上满足了紫外至可见光范围激光发展的要求。这些材料含轻元素如氧，因而在红外波段存在振动激发，不能应用于中、远红外波段(3-14μm)范围。目前，在红外波段应用的材料主要有AgGaS₂，AgGaSe₂和ZnGeP₂，这些材料非线性系数大，在中远红外波段透过率高，但存在另一缺点是能带小，激光损伤阈值低，不能满足大功率激光发展的要求。因此探索合成具有非线性系数大，同时能带大、激光损伤阈值高的非线性材料，成为红外非线性材料的重要研究方向。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开了一种化合物，所述化合物含有[Ga₃PQ₈]_n^2n-阴离子基团，其中Q＝S或Se，n＝1或2或3或4。

优选地，所述化合物的化学式为[M]_a[Ga₃PQ₈]_n，其中M为阳离子或阳离子基团，m为M的价态，满足am＝2n；进一步优选地，所述化合物的化学式为[A₃X][Ga₃PQ₈]，其中A＝Na或K或Rb或Cs；X＝F或Cl或Br或I，该化合物的非线性效应是商用AgGaS₂的1-10倍，激光损伤阈值是商用AgGaS₂的15-60倍，性能有很大提高。

根据本发明的又一方面，提供一种含有[Ga₃PQ₈]_n^2n-阴离子基团化合物的合成方法，将镓、磷、Q(Q＝S或Se)、AX(A＝Na或K或Rb或Cs；X＝F或Cl或Br或I)的原材料配料并混合均匀后，装入石英管中，抽真空后封管，放入马弗炉中缓慢加热至600-900℃，保温不少于1小时后关掉马弗炉自然冷却至室温，得到所述化合物。

优选地，所述原料中镓元素、磷元素、Q和AX的摩尔比例为Ga∶P∶Q∶AX＝3∶1∶8∶5。

优选地，所述抽真空的真空度为10^-4Torr；

优选地，放入马弗炉中缓慢加热至650-800℃；更优选加热至700℃；

优选地，保温时间不少于24小时，进一步优选不少于72小时，更进一步优选不少于144小时；

优选地，所述镓的原料是镓单质、硫化镓化合物、硒化镓化合物中的任一种。

优选地，所述磷的原料是磷单质、硫化磷化合物、硒化磷化合物中的任一种。

优选地，保温后程序降温至400℃，再关掉马弗炉自然冷却至室温，得到无色或者黄色晶体；

优选地，保温后直接关掉马弗炉自然冷却至室温，得到无色或者黄色粉末；

优选地，所述AX优选为NaCl、KCl、RbCl、CsCl、NaBr、KBr、RbBr、CsBr、NaI、KI、RbI、CsI，进一步优选为RbBr。

根据本发明的又一方面，提供所述化合物作为非线性光学晶体材料在激光领域的应用，如：光参量振荡器。