新疆理化所在抗激光損傷寬帶隙紅外非線性光學(xué)材料研究獲進展

紅外非線性光學(xué)晶體作為激光頻率轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件，在全固態(tài)激光器中具有廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前商用的中遠紅外非線性光學(xué)晶體主要包括類金剛石結(jié)構(gòu)的AgGaS?，AgGaSe?和ZnGeP?等化合物。然而，由于各自本征的性能缺陷，如低的激光損傷閾值及低帶隙引起的雙光子吸收等，這些材料已不能完全滿足當(dāng)前紅外激光技術(shù)發(fā)展的需求。亟需開發(fā)性能優(yōu)異的寬帶隙紅外非線性光學(xué)材料。

在國家青年人才計劃、國家自然科學(xué)基金及新疆自治區(qū)自然科學(xué)基金等的資助下，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所晶體材料研究中心科研人員利用[Si?S??]超四面體基元、[SiS?F]混合陰離子四面體基元設(shè)計合成出2例寬帶隙的紅外非線性光學(xué)材料Rb?CdSi?S??和Na?SiS?F。這兩個化合物的帶隙分別為4.23 eV、4.75 eV。其中，Rb?CdSi?S??具有適中的倍頻效應(yīng)：0.6 × AGS；損傷閾值約為5 × AGS。理論計算的結(jié)果表明，[Si?S??]超四面體基元及[SiS?F]混合陰離子四面體基元可以有效增大硫?qū)倩衔锏膸?，為后續(xù)設(shè)計抗損傷的寬帶隙紅外非線性光學(xué)材料提供了借鑒。

圖1Rb?CdSi?S??的晶體結(jié)構(gòu)

圖2Na?SiS?F的晶體結(jié)構(gòu)

圖3Rb?CdSi?S??的光學(xué)性能

相關(guān)研究成果分別發(fā)表在《Materials Horizons》(Mater. Horiz. 2023, 10, 619)及《Advanced Optical Materials》(Adv. Opt. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adom.202300736.)上。新疆理化所為唯一完成單位，博士研究生周嘉政為上述2篇論文的第一作者，李俊杰研究員和潘世烈研究員為通訊作者。

審核編輯 ：李倩