[发明专利]一种含过渡金属的无机非线性光学晶体的制备方法

说明书

本申请公开了一种无机化合物晶体及其制备方法和作为非线性光学晶体的应用。所述的分子式为[K₄Cl][MGa₉Q₁₆]；M选自Cd、Mn或Fe中的一种；当M为Cd时，Q选自S或Se；当M为Mn或Fe时，Q为S；晶胞参数为α＝68.21(2)～68.76(5)°，β＝74.74(5)～74.92(3)°，γ＝84.93(2)～85.32(4)°，V＝723.64(8)～836.01(5)，Z＝1；所述晶体为非中心对称结构，属于三斜晶系，空间群为P1。

技术领域

本发明属于红外非线性光学晶体材料的制备技术领域，涉及一种无机化合物晶体及其制备方法和作为非线性光学晶体的应用。

背景技术

红外非线性光学晶体材料(NLO)是激光器件的关键材料，也是光纤通讯及光信息存储的基础材料，用于激光通讯、红外热像、仪红外遥感、红外测距、红外瞄准等。由于紫外-可见-近红外NLO晶体材料的研究已经比较成熟，可应用的晶体材料较多，而可应用的中远红外NLO晶体材料却很少，且已得到应用的晶体材料由于存在明显的缺点而难以广泛使用。如：红外NLO材料中ZnGeP₂ (ZGP)和AgGaS₂(AGS)由于激光损伤阈值不够高，存在双光子吸收而不能应用在高功率器件中。此外，在现发现的一些潜在的NLO晶体材料中，非线性效应和激光损伤阈值往往不能得到较好的平衡，因此，制备具有优异性能的中远红外NLO晶体材料是当前NLO晶体材料研究的重点和热点。

发明内容

为了获得综合性能优异的新型红外非线性光学晶体材料，本申请提供了如下方案：

根据本申请的一个方面，提供一种无机化合物晶体，所述无机化合物晶体的化学式为[K₄Cl][MGa₉Q₁₆]；

其中，M选自Cd、Mn或Fe中的一种；

当M为Cd时，Q选自S或Se；

当M为Mn或Fe时，Q为S。

所述无机化合物晶体具有由MQ₄四面体及GaQ₄四面体共顶点连接成[MGa₉Q₁₆]^3–三维阴离子框架结构，[K₄Cl]³⁺阳离子基团独立地填充在阴离子框架的间隙中，使化合物满足电荷平衡；

上述四种非线性光学晶体[K₄Cl][CdGa₉Q₁₆] (Q = S, Se) , [K₄Cl][MGa₉S₁₆] (M= Mn, Fe)四个化合物为异质同构化合物。以化合物[K₄Cl][CdGa₉S₁₆]为例，其结构主要由CdS₄四面体及GaQ₄四面体共顶点连接成[CdGa₉S₁₆]^3- 三维阴离子框架，[K₄Cl]³⁺阳离子基团独立地填充在阴离子框架的间隙中，使化合物满足电荷平衡。

所述无机化合物晶体为非中心对称结构，属于三斜晶系，空间群为P1；