專利名稱：一種紅外無(wú)機(jī)非線性光學(xué)晶體材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外無(wú)機(jī)非線性光學(xué)晶體材料及其制備方法，屬于無(wú)機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，也屬于光學(xué)材料領(lǐng)域。
對(duì)于紅外無(wú)機(jī)非線性光學(xué)材料的研究來(lái)講，如何克服非線性與激光損傷閾值的矛盾，兼顧較大的光學(xué)非線性和較高的激光損傷閾值，是新型紅外非線性光學(xué)材料設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵。對(duì)于激光損傷的機(jī)理，目前尚無(wú)定論。但一般認(rèn)為主要有由電子吸收所造成的熱效應(yīng)，和能造成電子雪崩現(xiàn)象的電子效應(yīng)。我們認(rèn)為帶寬大小是決定激光損傷閾值的重要因素。半導(dǎo)體材料帶寬小，雖然非線性光學(xué)系數(shù)較大，但也容易導(dǎo)致激光損傷。一條可能的途徑是部分犧牲非線性光學(xué)系數(shù)，選擇具有大的能隙的化合物。這樣雖然非線性光學(xué)系數(shù)會(huì)降低，但相應(yīng)的激光損傷閾值會(huì)提高，從而提高非線性光學(xué)材料的整體性能。我們選擇鹵化物作為突破點(diǎn)，正是基于這一考慮。鹵化物往往具有良好的絕緣性，這就意味著其帶寬必定較大，其晶體的激光損傷閾值也一定較高。而且過(guò)渡金屬與鹵素所形成的陰離子基團(tuán)往往采取畸變八面體或畸變四面體的構(gòu)型，常有非零的微觀非線性光學(xué)系數(shù)；若能在晶體排列中形成非中心對(duì)稱的空間排列方式，則應(yīng)該容易表現(xiàn)出宏觀非線性光學(xué)效應(yīng)。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種紅外無(wú)機(jī)非線性光學(xué)晶體材料，由下法制得將等摩爾量的CsBr和CdI2溶于二次蒸餾水中，回流至溶液呈透明狀，過(guò)濾，自然冷卻，分離析出物并干燥得到CsCdBr3；將所得CsCdBr3置于容器中，加入二次蒸餾水，加熱溶解后，置于30-60℃下的恒溫槽中，加入挑好的無(wú)明顯缺陷的小籽晶；半個(gè)月后，得到六棱柱狀單晶即為所需晶體材料。
本發(fā)明還提供了上述晶體材料的制備方法，其特征是將等摩爾量的CsBr和CdI2溶于二次蒸餾水中，回流至溶液呈透明狀，過(guò)濾，自然冷卻，分離析出物并干燥得到CsCdBr3；將所得CsCdBr3置于容器中，加入二次蒸餾水，加熱溶解后，置于30-60℃下的恒溫槽中，加入挑好的無(wú)明顯缺陷的小籽晶；半個(gè)月后，得到六棱柱狀單晶即為所需晶體材料。
本發(fā)明所公開的無(wú)機(jī)非線性光學(xué)材料CsCdBr3以CdBr3-作為陰離子基團(tuán)，A位陽(yáng)離子為堿金屬離子Cs+。應(yīng)用本發(fā)明所述方法制備的CsCdBr3是非中心對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，不同于已報(bào)道的中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)CsCdBr3。此種化合物不含結(jié)晶水，在紅外區(qū)和可見光區(qū)完全透明，其中紅外透光范圍達(dá)到遠(yuǎn)紅外(25μm)。它具有較高的非線性光學(xué)系數(shù)和較好的其它物理性質(zhì)，可作為非線性光學(xué)材料加以應(yīng)用。
與
背景技術(shù)：
相比所具有的有益效果本發(fā)明制得的這種新型無(wú)機(jī)紅外非線性光學(xué)晶體材料具有以下特點(diǎn)1.具有較大的倍頻效應(yīng)(SHG)，Kurtz粉末倍頻測(cè)試結(jié)果表明其SHG為KDP的2倍；2.化合物在可見光區(qū)和紅外光區(qū)均完全透明，紅外透過(guò)可達(dá)25μm；3.可見光區(qū)透過(guò)意味著此種化合物的帶寬較大，其紫外吸收邊約為300nm，晶體的激光損傷閾值應(yīng)比較大；4.不含結(jié)晶水，對(duì)空氣穩(wěn)定，不潮解，且熱穩(wěn)定性好；5.可利用簡(jiǎn)單的溶劑揮發(fā)法長(zhǎng)出質(zhì)量較好、尺寸較大的單晶。
所得化合物經(jīng)過(guò)X-射線單晶結(jié)構(gòu)測(cè)定，其晶體結(jié)構(gòu)排列見附圖
?？梢钥吹酱朔N化合物的陰離子基團(tuán)為八面體構(gòu)型，且通過(guò)共面的形式形成一維鏈狀結(jié)構(gòu)。鍵長(zhǎng)分析表明，八面體中六個(gè)Cd-Br鍵長(zhǎng)分為兩組2.774和2.804，相差0.03；并且畸變的方向基本一致，從而有利于微觀二階非線性光學(xué)效應(yīng)的幾何疊加。
CsCdBr3單晶的生長(zhǎng)將將所得CsCdBr3置于容器中，加入二次蒸餾水，加熱溶解后，置于60℃恒溫槽中，加入無(wú)明顯缺陷的透明小籽晶，經(jīng)15天后，長(zhǎng)成較大尺寸的六棱柱狀透明單晶即為所需晶體材料。
權(quán)利要求
1.一種紅外無(wú)機(jī)非線性光學(xué)晶體材料，由下法制得將等摩爾量的CsBr和CdI2溶于二次蒸餾水中，回流至溶液呈透明狀，過(guò)濾，自然冷卻，分離析出物并干燥得到CsCdBr3；將所得CsCdBr3置于容器中，加入二次蒸餾水，加熱溶解后，置于30-60℃下的恒溫槽中，加入挑好的無(wú)明顯缺陷的小籽晶；半個(gè)月后，得到六棱柱狀單晶即為所需晶體材料。
2.權(quán)利要求1所述晶體材料的制備方法，其特征是將等摩爾量的CsBr和CdI2溶于二次蒸餾水中，回流至溶液呈透明狀，過(guò)濾，自然冷卻，分離析出物并干燥得到CsCdBr3；將所得CsCdBr3置于容器中，加入二次蒸餾水，加熱溶解后，置于30-60℃下的恒溫槽中，加入挑好的無(wú)明顯缺陷的小籽晶；半個(gè)月后，得到六棱柱狀單晶即為所需晶體材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)的CsCdBr
文檔編號(hào)C30B29/12GK1396318SQ0211585
公開日2003年2月12日 申請(qǐng)日期2002年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月17日
發(fā)明者任鵬, 秦金貴, 楊雪梅, 劉濤, 陳創(chuàng)天, 吳以成 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)