四元硫属体系新型红外非线性光学材料的探索

发布时间：2017-12-01 22:08

  本文关键词：四元硫属体系新型红外非线性光学材料的探索

  更多相关文章： 晶体结构 红外非线性光学晶体 激光损伤阈值 红外透过范围

【摘要】：商业化的红外非线性光学材料均存在一系列性能缺陷,限制了它们的应用。因此,探索新的具有优异性能的红外非线性材料是全球研究者们非常重视的一个研究方向。本论文主要以设计新型的硫族红外非线性材料为目标,以碱金属,碱土金属,过渡金属和稀土金属为研究体系,通过高温固相反应在真空密封的石英管中合成一系列具有非中心对称结构的化合物,并对这些化合物做了相关性能的表征,评估了其在红外非线性领域的应用前景。1.红外非线性光学晶体BaCdSnS_4和Ba_3CdSn_2S_8的合成、晶体结构、光学性能及荧光性能表征将碱土金属与d10过渡金属阳离子同时引入晶体结构中,成功获得了两种红外非线性光学晶体:BaCdSnS_4和Ba_3CdSn_2S_8。在它们的晶体结构中,均存在孤立的Cd S_4和SnS_4四面体,但这两种结构基元却构成了完全不同的两个结构。在BaCdSnS_4中,CdS_4和SnS_4四面体构成了无限的二维∞[Cd-Sn-S]层,然而在Ba_3CdSn_2S_8中,CdS_4和SnS_4四面体则相互连接形成了三维网路结构。此外,这两种化合物的重要光学性质也被系统地研究。基于漫反射,红外和拉曼光谱结果可以发现它们的光学透过范围高达25μm以上。此外,两个化合物还有很好的非线性光学效应,这说明BaCdSnS_4和Ba_3CdSn_2S_8可能是潜在的红外非线性光学材料。最后本论文还表征了这两个化合物的荧光性能,结果表明两者同样有很好的荧光性能。2.大激光损伤阈值的含镧系元素的硫化物LiA_3MS_7(A=Sm,Gd;M=Si,Ge)的设计合成与性质研究将碱金属与稀土金属同时引入体系中,成功获得了三种红外非线性光学晶体:Li Sm_3Si S_7,Li Sm_3Ge S_7和Li Gd3Ge S_7,晶体结构解析结果显示这三个化合物是同构的,且结晶在六方晶系手性P63空间群。在它们的结构中,Li S6八面体相互连接构成一条绕着63螺旋轴延伸的Li S6链,孤立存在的MS_4(M=Si和Ge)四面体围绕在Li S6链周围,Re S8(Re=Sm和Gd)基团将Li S6链和MS_4四面体连接在一起构成了三维网络结构。另外由于目前只成功合成了Li Sm_3Si S_7的纯样,因此本论文只对Li Sm_3Si S_7进行了性能表征。粉末样品二阶倍频效应的研究表明了这个化合物在2.09μm的激光下是非I-类相位匹配的,在38-55μm的晶粒尺寸下,样品Li Sm_3Si S_7显示了最大的二阶倍频强度,大约是相同粒径下AgGaS_2的12倍。对Li Sm_3Si S_7粉末进行激光损伤阈值的测试表明,相对于AgGaS_2粉末,它有较大的激光损伤阈值,这表明该化合物在高功率非线性光学领域有潜在的应用前景。3.A_4GaBiS_9(A=Sm,Gd):两个具有非中心对称结构的含镧系元素硫化物的设计合成在体系中同时引入含立体活性孤对电子的阳离子Bi3+和镧系元素,成功获得了两种有非中心对称结构的晶体Sm_4GaBi S_9和Gd_4Ga Bi S_9,并对这两个晶体进行了结构解析,结果显示它们是两个同构的化合物。通过分析它们的晶体结构,发现这两个结构可以表征为一条无限长的∞[Ga2Bi2S11]链,这些链被稀土阳离子连接在一起,构成了三维网状结构。4.两个镁硅酸盐氟化物Mg_5(SiO_4)_2F_2和Mg_3SiO_4F_2的合成,结构和性能在体系中同时引入卤素原子和碱土金属元素,成功获得了两个镁硅酸盐氟化物Mg_5(Si O_4)_2F_2和Mg_3Si O_4F_2,并且进行了性能的表征。虽然它们的结构都是由Mg-O-F八面体和孤立的Si O_4四面体构成的,但两者结构有很大的不同。红外光谱验证了结构解析的合理,证实了Si O_4四面体的存在。通过热性能分析表明化合物Mg_5(Si O_4)_2F_2有很高的热稳定性,并且是非一致熔融的化合物。漫反射光谱显示了Mg_5(Si O_4)_2F_2的实验带隙是5.32 eV。
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O734

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本文编号：1242608