[发明专利]一种倍频晶体的电化学制备方法

说明书

本发明公开了一种倍频晶体的电化学制备方法，具体包括：配制含有有机目标分子的电解质溶液；采用电化学三电极体系以过渡金属硫化物为工作电极，进行电化学插层反应，使所述有机目标分子插入过渡金属硫化物层之间形成所述倍频晶体，本发明通过电化学插层技术使自然生长的二维层状过渡金属硫化物晶体发生层间解耦，打破晶体的对称性结构，使高非线性系数的单层材料实现逐层加和方式的二次谐波信号产生，通过简易方法制备超薄的高效率倍频晶体。

技术领域

本发明属于倍频晶体技术领域，具体涉及一种倍频晶体的电化学制备方法。

背景技术

光电子技术是光子和电子领域的新型结合技术，涉及到光显示和激光等领域的信息产业核心技术。在该技术领域的发展中，人们十分关注相干激光发射光源的研究。非线性光学是研究介质在强相干光作用下所产生的非线性光学现象及其应用。在各类光子和光电器件中非线性光学相关研究均有着重要的作用，特别是涉及到高功率激光的相关应用。当强光进入具有非线性效应的介质后，除原固有频率外还将产生高次谐波。利用非线性光学中的倍频和差频等特点，可以有效调节激光光源，拓宽应用范围。根据大量报道已知自然生长的体相二维层状半导体晶体材料大部分为AB堆叠的中心对称结构，对二次谐波响应较小甚至无法实现。若剥离为单层晶体结构则可打破中心对称性。根据已有报道，二维层状过渡金属硫化物的单层材料表现出了高效的非线性光学效应，不足是单层材料吸光效率较低，往往不到百分之五。

倍频晶体主要包括铌酸锂、磷酸二氢钾、砷化镓以及硼酸盐类晶体，目前已有的人工倍频晶体大多是由化学气相沉积方法制备，成本高且最终晶体尺寸较大，采用化学气相沉积方法制备成二维层状过渡金属硫化物晶体是空间反演对称的(中心对称)，不具备倍频功效，因此针对二维层状过渡金属硫化物而言是无法采用直接化学气相沉积方法将其制备成倍频晶体的。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种倍频晶体的电化学制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供用于一种制备倍频晶体的方法及溶液，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种倍频晶体的电化学制备方法，具体包括：

配制含有有机目标分子的电解质溶液；

在电解质溶液中，采用电化学三电极体系进行电化学插层反应，其中以二维层状过渡金属硫化物为工作电极，使所述有机目标分子插入过渡金属硫化物层之间形成所述倍频晶体。

作为本发明的一种优选技术方案，电解质溶液包含有机溶剂、目标有机分子和导电盐，所述目标有机分子在所述电解质溶液中的含量为0.1～1g/L。

作为本发明的一种优选技术方案，所述目标有机分子为十六烷基三甲基溴化铵、苝四甲酸二酐、四丁基溴化铵、蒽、富勒烯、7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷、红荧烯中的一种。

作为本发明的一种优选技术方案，所述有机溶剂为二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、异丙醇、环己烷、丙酮、乙腈中的一种。

作为本发明的一种优选技术方案，所述导电盐为十二烷基硫酸钠、乙酸钠中的一种。

作为本发明的一种优选技术方案，所述导电盐在电解质溶液中的含量为0～15g/L。

作为本发明的一种优选技术方案，所述电解质溶液为将有机目标分子和导电盐加入到有机溶剂中，并在密封、温度50～60℃的条件下超声后，得到电解质溶液。

作为本发明的一种优选技术方案，所述电化学三电极体系中，使用铂丝为对电极，Ag/AgCl为参比电极，并在由PDMS材料制备的反应室中进行电化学插层反应。

作为本发明的一种优选技术方案，所述电化学插层反应中的电解条件：电化学扫描电位区间为0～-3V，扫描速率为20mV/s。