一種紅外非線性光學(xué)單晶體硫碲銦鋇的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于紅外非線性光學(xué)材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 紅外及中遠(yuǎn)紅外非線性光學(xué)材料，在民用和軍事方面有潛在的廣泛用途，如激光 器件、紅外波段激光倍頻、遠(yuǎn)程傳感、紅外激光制導(dǎo)、紅外激光雷達(dá)、光電對(duì)抗等。
[0003] 目前，3~20 ym固態(tài)中，遠(yuǎn)紅外波段激光的產(chǎn)生主要是基于非線性光學(xué)原理及紅 外非線性光學(xué)晶體變頻技術(shù)?，F(xiàn)成熟的紅外非線性光學(xué)晶體主要有化GeP2，AgGaS2，AgGaSe2 等。該些晶體都已在民用高科技領(lǐng)域和軍事裝備中起到關(guān)鍵性的作用，但是目前的該些晶 體在綜合性能上還不能達(dá)到人們理想的水平，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，對(duì)紅外非線性 晶體的要求也在不斷提高，因此，對(duì)于新型紅外非線性晶體的探索，在民用高科技產(chǎn)業(yè)和提 升軍事裝備都具有重要的戰(zhàn)略意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種硫蹄銅領(lǐng)單晶及其制備方法和用途。
[0005] 本發(fā)明的目的通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 一種硫蹄銅領(lǐng)單晶體，其化學(xué)式為BaglnJeAS,，單胞參數(shù)為a= 39.1100) A, b= 4.3763(3) A, c= 7.3452(6) A.
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，所述硫蹄銅領(lǐng)單晶體，其中，V=1257.18(17)A3, Z = 2。
[000引根據(jù)本發(fā)明，所述硫蹄銅領(lǐng)單晶體，屬正交晶系，空間群Imm2。其分子量為 1880.75。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，在晶體結(jié)構(gòu)中，[InSsTes廣和[Iri2S3Te2]4l月離子分別在b方向形成 平行的鏈，Ba2+填充在多面體形成的空隙中，并維持電荷平衡，形成一維結(jié)構(gòu)。
[0010] 粉末紅外倍頻實(shí)驗(yàn)表明，硫蹄銅領(lǐng)炬aJnJeAS,)具有優(yōu)良的紅外非線性光學(xué)性 能，在2. 05 ym激光照射下，有很強(qiáng)的1. 025 ym倍頻光輸出，其粉末（粒度74-106 ym) SHG (二次諧波效應(yīng)）強(qiáng)度略低于相應(yīng)粒度AgGaSs，但BasInJeAS,在紅外波段透過(guò)范圍上具 有顯著優(yōu)勢(shì)，相對(duì)于AgGaSaO. 45-13微米，AgGaSe2〇. 7-18微米W及化GePaO. 7-12微米的透 過(guò)波段，BaJnJeAS,達(dá)到了 0. 57-25微米的寬透過(guò)波段。
[0011] 本發(fā)明還提供了一種制備所述硫蹄銅領(lǐng)單晶體的方法，包括：將BaS，In, Te與S混 合，置于真空密閉容器中，在850°C -950°C恒溫處理，得到單晶。
[001引根據(jù)本發(fā)明，在上述制備方法中，所述BaS: In: Te: S元素摩爾比為5 ;4 ;4 ;2。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，將BaS，In, Te與S混合均勻后，放入石墨相蝸，再裝入石英管中，抽真 空后封口，置于高溫爐中。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，在上述制備方法中，優(yōu)選在850°C -950°C恒溫20-60小時(shí)，之后緩慢 降至室溫。進(jìn)一步優(yōu)選的，用五十小時(shí)使溫度達(dá)到850°C，并且在850°C恒溫=十小時(shí)，然后 w-定速率降至室溫。
[0015] 本發(fā)明進(jìn)一步提供了所述硫蹄銅領(lǐng)單晶體的用途，其用于激光器件、紅外通訊、紅 外波段激光倍頻等領(lǐng)域。硫蹄銅領(lǐng)是一種極性晶體，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】：
[0016] 圖1為硫蹄銅領(lǐng)晶體的沿C軸方向的結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖2為粒度為74-106 y m的硫蹄銅領(lǐng)與相應(yīng)粒度AgGaSsSHG強(qiáng)度比較圖；
[00化]圖3為硫蹄銅領(lǐng)與AgGaSs、AgGaSes及aiGeP 2紅外波段透過(guò)范圍比較圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 本發(fā)明通過(guò)下述實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。但本領(lǐng)域技術(shù)人員了解，下述實(shí)施例不是 對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。任何在本發(fā)明基礎(chǔ)上做出的改進(jìn)和變化，都在本發(fā)明的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
[0020] 實(shí)施例1 ;硫蹄銅領(lǐng)單晶體的制備
[002U 按BaS: In:Te:S元素摩爾比為5 ;4 ;4 ;2,稱取BaS，In, Te與S混合均勻，放入石墨 相蝸，再裝入石英管中，抽真空后封口，置于高溫爐中，用五十小時(shí)使溫度達(dá)到850°C，并且 在850°C恒溫=十小時(shí)，然后W-定速率緩慢降至室溫，獲得紅色塊狀晶體。通過(guò)單晶X射 線衍射分析，表明該化合物為硫蹄銅領(lǐng)，晶體參數(shù)如下：
[002引單胞參數(shù)為3=39.]10(3)1，6=4.3763(3)46=7.3452(6)1，（1=6 = 丫 =90，V=1257.18y7)A-、，Z = 2?？臻g群 Imm2。分子量為 1880. 75。
[0023] 所述晶體結(jié)構(gòu)如附圖1所示。
[0024] 粉末紅外倍頻實(shí)驗(yàn)表明，本實(shí)施例中的硫蹄銅領(lǐng)單晶體在2. 05 y m激光照射下， 有強(qiáng)的1.025 ym倍頻光輸出，同時(shí)具有很寬的紅外波段透過(guò)范圍，表明其具有優(yōu)良的紅外 非線性光學(xué)性能。
[0025] 對(duì)所制備的單晶體的粉末（粒度74-106 ym)SHG(二次諧波效應(yīng)）強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)， 檢測(cè)結(jié)果參見(jiàn)圖2,從圖中可W看出，其粉末（粒度74-106 ym)SHG強(qiáng)度略低于相應(yīng)粒度 AgGaSs。
[0026] 將所制備的單晶體的粉末與邸r臥1:100比例溜合后研磨巧勻，并壓成薄片狀測(cè) 試其紅外透過(guò)率，測(cè)試結(jié)果表明其具有寬的紅外透過(guò)范圍，圖3為硫蹄銅領(lǐng)與幾種商用紅 外非線性光學(xué)晶體紅外透過(guò)率比較圖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種硫碲銦鋇單晶體，其特征在于，其化學(xué)式為Ba5In4Te 4S7，單胞參數(shù)為a= 39.110(3) A, b= 4.3763(3) A, c= 7.3452(6) A. 〇
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫碲銦鋇單晶體，其中，所述的單晶體具有如下參數(shù)： V= 1257.18(17)A3, Z = 2〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫碲銦鋇單晶體，其中所述單晶體屬正交晶系，空間群1_2。
4. 權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的硫碲銦鋇單晶體的制備方法，包括如下步驟：將BaS， In，Te與S混合，置于真空密閉容器中，在850°C _950°C恒溫處理，得到單晶。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其中，所述BaS:In:Te:S元素摩爾比為5 :4 :4 :2。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其中，將BaS，In, Te與S混合均勻后，放入石墨坩 堝，再裝入石英管中，抽真空后封口，置于高溫爐中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其中，所述恒溫處理為在850°C -950恒溫20-60 小時(shí)，之后緩慢降至室溫。進(jìn)一步優(yōu)選的，用五十小時(shí)使溫度達(dá)到850°C，并且在850°C恒溫 三十小時(shí)，然后以一定速率降至室溫。
8. 權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的硫碲銦鋇單晶體的用途，其可用于激光器件、紅外通 訊、紅外波段激光倍頻等領(lǐng)域。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種紅外非線性光學(xué)單晶體硫碲銦鋇及其制備和應(yīng)用。硫碲銦鋇(分子式：Ba5In4Te4S7)，分子量為1880.75,屬正交晶系，空間群Imm2，單胞參數(shù)為α＝β＝γ＝90°,Z＝2。采用密封真空石英管及石墨坩堝高溫反應(yīng)法制備。實(shí)驗(yàn)測(cè)定其粉末(粒74-106μm)SHG強(qiáng)度略低于相應(yīng)粒度AgGaS2，硫碲銦鋇晶體在紅外波段透過(guò)方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，達(dá)到了0.57-25微米的寬波段透過(guò)范圍，表明硫碲銦鋇晶體具有優(yōu)良的紅外非線性光學(xué)性能。
【IPC分類】C30B29-46, G02F1-355, C30B1-10
【公開(kāi)號(hào)】CN104630891
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510074995
【發(fā)明人】程文旦, 譚德明, 羅中箴, 林晨升, 張 浩, 張煒龍
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年2月12日