[发明专利]新型非线性光学晶体硫化镓锗钡及其生长方法与用途

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种新型光电子功能材料及生长方法和用途，特别是涉及一种非线性光学晶体材料及其制备方法和用途，即硫化镓锗钡，其化学式为BaGa₂GeS₆，简称BGGS。

背景技术

晶体的非线性光学效应是指这样一种效应：当一束具有某种偏振方向的激光按一定入射方向通过一块非线性光学晶体（如BGGS）时，该光束的频率发生变化。

具有非线型光学效应的晶体称为非线性光学晶体。这里非线型光学效应是指倍频、和频、差频、光参量振荡和光参量放大等效应。只有不具有对称中心的晶体才可能有非线性光学效应。利用晶体的非线性光学效应，可以制成二次谐波发生器，上、下频率转换器，光参量振荡器等非线性光学器件。激光器产生的激光可通过非线性光学器件进行频率转换，从而获得更多有用波长的激光，使激光器得到更广泛的应用。依据透光波段和适用范围，无机非线性光学晶体材料可分为紫外非线性光学材料、可见光区非线性光学材料、红外非线性光学材料。目前用于紫外及可见光区的无机非线性光学材料已有数种投入实用，如KDP（磷酸二氢钾）、KTP（磷酸钛氧钾）、BBO（β-偏硼酸钡）、LBO（硼酸锂）等。但对于红外非线性光学材料来说，离实用还有差距。原因在于现有的红外非线性光学材料，如AgGaS₂、ZnGeP₂等，虽然具有很大的二阶非线性光学系数，在红外区也有很宽的透过范围，但其激光损伤阈值偏低，不能满足非线性光学晶体材料的实用要求。而实现红外激光的频率转换又在国民经济、国防等领域有着重要的价值，如获得3 μm以外的可调谐激光以及实现中远红外波段的激光输出等。因而红外无机非线性光学材料的研究已成为当前非线性光学材料研究领域的一个重要课题。

对于红外无机非线性光学材料的研究来讲，如何克服非线性与激光损伤阈值的矛盾，兼顾较大的光学非线性和较高的激光损伤阈值，是新型红外非线性光学材料设计的一个关键。对于激光损伤的机理，通常认为带隙大小是决定激光损伤阈值的重要因素。半导体材料带宽小，虽然非线性光学系数较大，但也容易导致激光损伤。近期新型红外非线性光学晶体研究的热点材料是LiGaS₂系列（LiXY₂，X=Ga，In; Y=S, S, Te）,它们的带隙明显大于黄铜矿构型的半导体化合物，达到3.1至3.7eV，有较高的抗光损伤能力。

硫化镓锗钡晶体是属于三方晶系，空间群为R3。硫化镓锗钡所测试的各项性能表明该晶体有可能成为可实际应用的中红外非线性光学晶体。由于硫化镓锗钡晶体结构中，Ge与Ga占据相同格位，构成Ga（Ge）S四面体，结构类似于硫化镓钡（BaGa₄S₇, Pmn2₁）,因此，硫化镓锗钡可能具有较高的激光损伤阈值及较大的非线性光学系数，有望在激光的中红外波段得到实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硫化镓锗钡化合物，其化学式为BaGa₂GeS₆。

本发明的目的在于提供一种带隙较大且激光损伤阈值较大的红外无机非线性光学晶体材料硫化镓锗钡单晶。

本发明的另一目的在于提供一种硫化镓锗钡化合物制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种硫化镓锗钡红外无机非线性光学晶体，其化学式为BaGa₂GeS₆。

本发明的再一目的在于提供一种硫化镓锗钡红外无机非线性光学晶体的生长方法。

本发明还有一个目的在于提供硫化镓锗钡红外无机非线性光学晶体的器件。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的硫化镓锗钡化合物，其化学式为BaGa₂GeS₆。