CN103572372A - 红外非线性光学单晶体硒镓锡 - Google Patents
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Abstract
本发明公布一种红外非线性光学单晶体硒镓锡的合成及应用。该单晶体分子式：SnGa4Se7，分子量为950.31,属于单斜晶系，空间群Pc，单胞参数为a=7.577(4)
b=6.666(3)
c=13.023(8)(19)
α=γ=90°,β=106.680(7)°,V=630.1(6)
Z=2。采用真空密封石英管及石墨坩埚高温反应法制备。硒镓锡晶体具有优秀的红外非线性光学性能，实验测定其粉末（粒度90-109μm）SHG强度约为相应粒度AgGaS2的2.5倍并且满足I类相位匹配。
Description
技术领域
本发明属于红外非线性光学晶体材料及其制备。
背景技术
非线性光学晶体材料，我们可以主要将其分为三大类：一、紫外及深紫外波段非线性光学材料；二、可见光及近红外波段非线性光学材料；三、红外及中远红外非线性光学材料。本发明的工作主要关注于红外及中远红外非线性光学材料，该材料在民用和军事方面有广泛的潜在用途，如激光器件、红外波段激光倍频、红外激光雷达、激光通讯、红外滤光器件、光电对抗等。
目前为止，3～20μm固态中远红外波段激光的产生主要是基于非线性光学原理及红外非线性光学晶体变频技术而得到的。市场上，常用的红外非线性光学晶体主要有AgGaS2，AgGaSe2，ZnGeP2等。这些晶体都已在民用生产生活高科技领域和军事装备中得到作用，但是这些晶体材料也有自身的缺点，在综合性能上还无法达到人们理想的要求，随着技术的发展与要求的提高，需要性能更加优异的红外非线性晶体，故，对于新型中远红外非线性晶体的探索，在民用高科技产业和提升军事装备都具有重要的战略意义，也是晶体材料合成与生长的一种挑战。
发明内容
本发明的目的之一在于制备硒镓锡单晶。
本发明的目的之二在于制备硒镓锡粉末样品。
本发明制备的硒镓锡单晶体，其化学式为SnGa4Se7，分子量为950.31,属于单斜晶系，空间群Pc，单胞参数为a=7.577(4)b=6.666(3)c=13.023(8)(19)
α=γ=90°,β=106.680(7)°,V=630.1(6)
Z=2。该晶体结构中，锡原子，镓原子和硒原子的化合价分别为+2，+3和-2。镓原子与最近邻的四个硒原子形成[GaSe4]5-四面体,且[GaSe4]5-四面体共顶点连接形成三维网络结构，二价的Sn原子处于多面体形成的三维框架空位中。
粉末红外倍频实验表明,硒镓锡晶体具有优秀的红外非线性光学性能，实验测定其粉末（粒度90-109μm）SHG强度约为相应粒度AgGaS2的2.5倍并且满足I类相位匹配。硒镓锡作为一种具有非线性光学效应的极性晶体，预期在中远红外波段激光倍频、激光器件等高科技领域中，具有重要的应用价值。
附图说明
图1.硒镓锡晶体的沿b轴方向的结构图；详细结构如上文描述。
图2.硒镓锡的纯相粉末图；实验值与理论值吻合，说明得到的粉末样品为纯相。
图3.硒镓锡SHG强度比较图，在实验测定其粉末（粒度90-109μm）SHG强度约为相应粒度AgGaS2的2.5倍。
图4.硒镓锡I类相位匹配图。从图中可以看出，硒镓锡是I类相位匹配的。
具体实施方式
实施例1硒镓锡单晶体制备。
按Sn:Ga:Se元素摩尔比为4：4：10，称取Sn，Ga与Se混合均匀，首先放入石墨坩埚，再装入石英管中，对石英管抽真空后封口，放于高温炉中于600℃反应数小时，再于850℃恒温数十小时，最后缓慢降至室温，坩埚内有浅红色块状晶体。通过单晶X射线衍射分析，表明该化合物为硒镓锡，晶体参数如上所述，结构如附图1所示。
实施例2硒镓锡多晶粉末制备
按Sn:Ga:Se元素摩尔比为4：4：10，称取Sn，Ga与Se混合均匀，首先放入石墨坩埚，再装入石英管中，对石英管抽真空后封口，置于高温炉中于850℃恒温数十小时，再缓慢降至室温，获得较多红色多晶颗粒。
Claims (3)
1.一种硒镓锡红外非线性光学单晶体，其化学式为SnGa4Se7，分子量为950.31,属于单斜晶系，空间群Pc，单胞参数为a=7.577(4)b=6.666(3)
c=13.023(8)
α=γ=90°,β=106.680(7)°,V=630.1(6)
Z=2。
2.一种权利要求1所述的硒镓锡单晶体的制备方法，包括如下步骤：以Sn，Ga与Se为原料，按Sn:Ga:Se元素摩尔比为4：4：10，置于石墨坩埚并装入石英管中，先抽真空，然后用氢氧焰枪封管，在马弗炉中，用五十小时使温度达到850℃，并且在850℃恒温四十小时，然后以一定速率降至室温，获得浅红色块状晶体。
3.一种权利要求1的硒镓锡非线性光学单晶体材料可用于制备红外波段激光变频晶体器件，远程传感器件，红外激光制导器件。
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