新疆理化所溴硼酸鹽紫外非線性晶體材料研究取得進(jìn)展

硼酸鹽非線性光學(xué)晶體材料作為一類重要的光電功能材料，已在航天、能源、工業(yè)制造、醫(yī)學(xué)、科研等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所光電功能材料團(tuán)隊(duì)針對(duì)鹵素硼酸體系，通過(guò)調(diào)控結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)合成了一系列性能優(yōu)異的含鹵素堿金屬/堿土金屬硼酸鹽非線性光學(xué)晶體，如Ba4B11O20F（J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 4215.），Ba3B6O11F2（J. Mater. Chem.,2012, 22, 9665），K3B6O10Br（CrystEngComm, 2011, 13, 2899.）等。其中，K3B6O10Br晶體紫外截止邊約為230nm，具有類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，粉末倍頻效應(yīng)約為3KDP并能實(shí)現(xiàn)相位匹配。但是，由于該體系中含有高溫下易揮發(fā)的溴元素，較難利用高溫熔液法生長(zhǎng)。

近期，該團(tuán)隊(duì)科研人員通過(guò)調(diào)整合適的助熔劑比例，降低晶體生長(zhǎng)溫度和粘度，在國(guó)際上首次采用高溫熔液法獲得了尺寸為22 mm×22 mm×10 mm的透明K3B6O10Br單晶，晶體生長(zhǎng)成品率達(dá)到70%。同時(shí)，對(duì)晶體切割單晶器件，測(cè)試了其非線性光學(xué)系數(shù)，研究了其相位匹配性能?；诘谝恍栽碛?jì)算，分析了其電子結(jié)構(gòu)特征，分析了其結(jié)構(gòu)性能關(guān)系。研究表明，K3B6O10Br能夠?qū)崿F(xiàn)Nd：YAG激光直接290nm倍頻輸出，通過(guò)和頻方式能夠?qū)崿F(xiàn)266nm激光輸出，在紫外非線性光學(xué)領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用前景。該研究成果不僅能為含易揮發(fā)元素單晶生長(zhǎng)提供技術(shù)借鑒，也提供了新的非線性光學(xué)晶體參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。

該研究成果已于近期發(fā)表在J. Phys. Chem. C上。相關(guān)研究工作得到中科院“西部之光”項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院“引進(jìn)國(guó)外杰出人才”擇優(yōu)支持基金、中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目等項(xiàng)目資助。

KBOB晶體照片及非線性光學(xué)效應(yīng)分析