[发明专利]一种镉锌硅硫晶体及其制备方法与用途

说明书

本发明提供了一种镉锌硅硫晶体及其制备方法与用途，镉锌硅硫化学式为Cd₃ZnSiS₆,分子量为623.02，其为黄色透明的非中心对称结构的单晶，属于单斜晶系，以[(Cd/Zn)S₄]、[CdS₄]和[SiS₄]基团组成结构基元。本发明镉锌硅硫晶体制备方法简单，所得镉锌硅硫晶体具有优异的光学性能，带隙与硫镓银相当，红外透过范围宽，激光损伤阈值高，非线性光学效应强，作为新的中远红外非线性光学晶体，在高功率激光系统中具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种中远红外波段激光倍频晶体，具体地说是涉及一种镉锌硅硫晶体及其制备方法与用途。

背景技术

红外非线性光学晶体作为激光频率转换技术的核心器件，是利用相位匹配技术实现对激光频率转换从而输出可调谐中远红外激光的一类单晶材料，由于两个重要的大气窗口（3~5µm和8~14µm）处于这个波段范围内，因此目前探索和发展红外非线性光学晶体一般都需要保证在这个波段内具有高的透过能力。

目前主要的非线性光学材料主要包括KDP（KH₂PO₄）、BBO（β-BaB₂O₄）、LBO（LiB₃O₅）等，大多适用于紫外可见和近红外光区。由于这些材料含氧，在红外波段存在振动激发，因而不能应用于中远红外波段范围。

现今实用的红外非线性光学材料大多是ABC₂型的黄铜矿类，如AgGaS₂和ZnGeP₂等商业化的晶体，但是该类晶体存在一些严重的不足，如较低的激光损伤阈值、对近红外激光（如Nd:YAG, 1064 nm）的双光子吸收问题、严重的各向异性热膨胀等，导致不易得到大尺寸、高质量的单晶，不能满足非线性光学晶体材料实用化发展的要求。因此，探索合成同时具有非线性系数大和激光损伤阈值高的新型中远红外非线性光学晶体材料是非线性光学材料的重要研究方向。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种镉锌硅硫化合物。

本发明的目的之二是提供一种镉锌硅硫化合物的制备方法。

本发明的目的之三是提供一种镉锌硅硫晶体。

本发明的目的之四是提供一种镉锌硅硫晶体的制备方法。

本发明的目的之五是提供一种镉锌硅硫晶体的应用。

本发明的目的之一是这样实现的：

一种镉锌硅硫化合物，化学式为Cd₃ZnSiS₆，分子量为623.02，其为黄色透明的镉锌硅硫纯样。

镉锌硅硫化合物是镉锌硅硫晶体，其为非中心对称结构的单晶，属于单斜晶系，空间群为Cc，晶胞参数为a = 12.136Å，b = 7.010Å，c = 12.105Å，α=γ=90°，β=109.780，Z =4，单胞体积为V = 969.1 ų。

镉锌硅硫晶体结构中Cd原子、Zn原子、Si原子和S原子的化合价分别为+2、+2、+4和-2价；Cd原子与邻近的四个S原子形成[CdS₄]四面体结构；Si原子也与临近的四个S原子形成[SiS₄]四面体结构；[CdS₄]和[SiS₄]共点连接形成层状结构，Cd/Zn原子填充在由[CdS₄]和[SiS₄]层与层之间形成的圆环孔道中（Cd/Zn原子共占位）。