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中科院新疆理化所在汞基紅外非線性光學(xué)材料方面獲進展

發(fā)布:cyqdesign 2023-10-19 11:56 閱讀:966
紅外非線性光學(xué)晶體作為激光頻率轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件,在全固態(tài)激光器中應(yīng)用廣泛。當(dāng)前,商用的中遠(yuǎn)紅外非線性光學(xué)晶體主要包括類金剛石結(jié)構(gòu)的AgGaS2、AgGaSe2和ZnGeP2等化合物。然而,由于各自本征的性能缺陷,這些材料已不能完全滿足當(dāng)前紅外激光技術(shù)發(fā)展的需求。因此,亟需開發(fā)性能優(yōu)異的新型中遠(yuǎn)紅外非線性光學(xué)材料。汞具有獨特的電子構(gòu)型,利于形成高度極化的Hg2+離子,從而產(chǎn)生顯著的非線性光學(xué)響應(yīng)。因此,含汞硫?qū)倩衔锉灰暈殚_發(fā)高性能紅外非線性光學(xué)材料的最有前景的系統(tǒng)之一,但由于Hg的5d和6s電子,之前發(fā)現(xiàn)的汞基硫?qū)倩衔锲毡榇嬖趲缎〉娜秉c。 w+hpi5OH  
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中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所晶體材料研究中心在前期研究的基礎(chǔ)上,通過系統(tǒng)分析[HgS4]基團畸變度對微觀性能的影響,結(jié)合結(jié)構(gòu)預(yù)測,在Hg-Zn-P-S體系合成出首例寬帶隙的汞基紅外非線性光學(xué)材料Zn2HgP2S8。該化合物帶隙達到3.37 eV,打破了汞基紅外非線性光學(xué)材料帶隙長期小于3.0 eV的帶隙“壁壘”。同時,,Zn2HgP2S8表現(xiàn)出大的倍頻效應(yīng),約為1.1 ×AgGaS2,并能實現(xiàn)Ⅰ型相位匹配。相比于前期開發(fā)的大倍頻紅外非線性光學(xué)材料Hg3P2S8,Zn2HgP2S8表現(xiàn)出更平衡的倍頻效應(yīng)及光學(xué)帶隙。理論計算結(jié)果表明,在類金剛石結(jié)構(gòu)中,相比于低畸變度的[HgS4]基團,高度畸變的[HgS4]基團更利于誘導(dǎo)寬的帶隙,這為后續(xù)設(shè)計寬帶隙汞基類金剛石結(jié)構(gòu)材料提供了新思路。 I~,b