[发明专利]四元硒化物非线性光学晶体及其制备方法和其用途

说明书

技术领域

本发明属于非线性光学材料领域,涉及一种四元硒化物非线性光学晶体及其制备方法和其用途。

背景技术

非线性光学(nonlinear optics，NLO)是现代光学的一个新领域，是研究在强光作用下物质的响应与场强呈现的非线性关系的科学。当光通过介质进行传播时，会引起介质的电极化，其作用可以用多项式展开多阶形式。当较弱的光电场作用于介质时，介质的电极化强度与光电场之间成线性关系，其非线性关系可以被忽略，而当作用于介质的光强很大时(如激光)，极化强度的高阶项强度不可被忽略，介质的极化与光电场强度将是非线性的关系。这种与光强有关的光学效应称为非线性光学效应，具有这种效应的晶体称为非线性光学晶体。这里非线性光学晶体效应是指倍频、和频、差频、参量放大等效应。只有具有非对称中心的晶体才可能有非线性光学效应。

非线性光学的迅速发展源于非线性行为的物质载体——非线性光学材料的应用。非线性光学材料在光电通讯、光学信息处理和集成电路等方面有重要的应用，利用谐波产生、参量振荡与放大、光混频等效应可以制成二次谐波发生器，上、下频率转换器，光参量振荡器等非线性光学器件。非线性光学晶体还是实现激光的频率转换、调制、偏转和Q开关等技术的关键材料。目前直接利用激光晶体获得的激光波段有限，从紫外到红外谱区，尚有激光空白波段。利用非线性光学晶体，可以转换激光频率，调制激光的强度和相位，实现激光信号的全息存储等，在激光通讯、激光信息存储与处理、激光材料加工以及军用激光技术等领域均有重要应用。

常用于产生非线性效应的材料有铌酸锂、钽酸锂、磷酸氧钛钾(KTP)、磷酸二氢钾、BBO等晶体(具有较高的非线性系数)及稀有气体(主要用于产生高阶非线性效应)。

几十年来，非线性光学的研究已有了很大进步，非线性光学晶体材料已由无机晶体拓展到有机晶体，由体块晶体发展到薄膜、纤维和超晶格材料。而如何将非线性光学晶体的性质与其内部微观结构更紧密的联系起来，有意识地通过分子设计、晶体工程等科学方法来调控结构从而研制新型的非线性光学晶体材料，则是目前这一领域的一大关注点。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种四元硒化物非线性光学晶体材料及其制备方法和用途。

一种四元硒化物非线性光学晶体材料，其化学式为：ABSn₂Se₆，其中A为碱金属阳离子Rb、Cs中的一种，B为ⅢA主族金属里Ga、In中的一种。

上述非线性光学晶体材料具体包括：

一种四元硒化物RbGaSn₂Se₆晶体属于三方晶系，R3(No.146)空间群，晶胞参数a＝10.4503(5)，b＝10.4503(5)，c＝9.4513(8)，α＝90°，β＝90°，γ＝120°，Z＝3，D_c＝4.828g/cm³,晶体为深红色块状，能隙为1.77eV。

一种四元硒化物RbInSn₂Se₆晶体属于三方晶系，R3(No.146)空间群，晶胞参数a＝10.5773(4)，b＝10.5773(4)，c＝9.6261(6)，α＝90°，β＝90°，γ＝120°，Z＝3，D_c＝4.868g/cm³，晶体为灰黑色块状，能隙为1.70eV。

一种四元硒化物CsGaSn₂Se₆晶体属于三方晶系，R3(No.146)空间群，晶胞参数a＝10.5019(6)，b＝10.5019(6)，c＝9.5287(8)，α＝90°，β＝90°，γ＝120°，Z＝3，D_c＝5.002g/cm³，晶体为深红色块状，能隙为1.87eV。

一种四元硒化物CsInSn₂Se₆晶体属于三方晶系，R3(No.146)空间群，晶胞参数a＝10.6266(4)，b＝10.6266(4)，c＝9.6622(7)，α＝90°，β＝90°，γ＝120°，Z＝3，D_c＝5.055g/cm³，晶体为灰黑色块状，能隙为1.82eV。