CN103590108B - 红外非线性光学单晶体硫锡钡 - Google Patents

Abstract

本发明公开红外非线性光学单晶体硫锡钡的合成及应用。该单晶体分子式：Ba₈Sn₄S₁₅，分子量为2054.53,属正交晶系，空间群Pca2₁，单胞参数为a=28.727(5)b=8.5220(14)c=25.438(4)α=β=γ=90°,V=6227.5(18)Z=8。采用密封真空石英管及石墨坩埚高温反应法制备。硫锡钡晶体具有优良的红外非线性光学性能，实验测定其粉末（粒度25—45μm）SHG强度约为相应粒度AgGaS₂的10倍。

Description

红外非线性光学单晶体硫锡钡

技术领域

本发明属于红外非线性光学材料及其制备。

背景技术

红外及中远红外非线性光学材料，在民用和军事方面有潜在的广泛用途，如激光器件、红外波段激光倍频、远程传感、红外激光制导、红外激光雷达、光电对抗等。

目前，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。现成熟的红外非线性光学晶体主要有ZnGeP₂，AgGaS₂，AgGaSe₂等。这些晶体都已在民用高科技领域和军事装备中起到关键性的作用，但是目前的这些晶体在综合性能上还不能达到人们理想的水平，随着技术的不断发展与进步，对红外非线性晶体的要求也在不断提高，因此，对于新型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。

发明内容

本发明的目的之一在于制备硫锡钡单晶。

本发明的目的之二在于制备硫锡钡粉末。

本发明制备的硫锡钡单晶体，其化学式为Ba₈Sn₄S₁₅，分子量为2054.53,属正交晶系，空间群Pca2₁，单胞参数为 α＝β＝γ＝90°,Z＝8。该晶体结构中，锡原子有两种不同的化合价Sn²⁺和Sn⁴⁺。Sn²⁺以三角锥构型存在，并且形成[SnS₃]^4-阴离子；Sn⁴⁺以[SnS₄]^4-阴离子构型存在。在晶体结构中，[SnS₃]^4-和[SnS₄]^4-阴离子处于孤立状态，Ba²⁺填充在多面体形成的空隙中，并维持电荷平衡，形成零维结构。

硫锡钡单晶体通过高温固相方法合成，具体而言，以BaS，Sn与S为原料，按Ba:Sn:S元素摩尔比为8：4：15，置于石墨坩埚及石英管中，抽真空后封口，用五十小时使温度达到800℃，并且在800℃恒温六十小时，然后以一定速率降至室温，获得块状红色晶体。

粉末红外倍频实验表明,硫锡钡(Ba₈Sn₄S₁₅)具有优良的红外非线性光学性能,在2.05μm激光照射下，有很强的1.025μm倍频光输出,其粉末(粒度25-45μm)SHG强度约为相应粒度AgGaS₂的10倍。

硫锡钡作为一种极性晶体，预期在激光器件、红外通讯、红外波段激光倍频等高科技领域中，具有重要的应用价值。

附图说明

图1.硫锡钡晶体的沿b轴方向的结构图；详细结构如上文描述。

图2.硫锡钡的纯相粉末图；实验值与理论值吻合较好，说明得到的粉末样品为纯相。

图3.硫锡钡SHG强度比较图，在实验测定其粉末(粒度25-45μm)SHG强度约为相应粒度AgGaS₂的10倍。

图4.硫锡钡相位匹配图；从图中可以看出，硫锡钡不是I类相位匹配的。

具体实施方式

实施例1硫锡钡单晶体制备。

按Ba:Sn:S元素摩尔比为8：4：15，称取Ba，Sn与S混合均匀，放入石墨坩埚，再装入石英管中，抽真空后封口，置于高温炉中于650℃反应数小时，再于800℃恒温数十小时，最后缓慢降至室温，获得较多红色块状晶体。通过单晶X射线衍射分析，表明该化合物为硫锡钡，晶体参数如上所述，结构如附图1所示。

实施例2硫锡钡多晶粉末制备

按Ba:Sn:S元素摩尔比为8：4：15，称取Ba，Sn与S混合均匀，放入石墨坩埚，再装入石英管中，抽真空后封口，置于高温炉中于750℃恒温数十小时，再缓慢降至室温，获得红色多晶粉末。

Claims (3)

1.红外非线性光学单晶体硫锡钡，其化学式为Ba₈Sn₄S₁₅，分子量为2054.53，属正交晶系，空间群Pca2₁，单胞参数为 α＝β＝γ＝90°，Z＝8。

2.一种权利要求1所述的硫锡钡单晶体的制备方法，包括如下步骤：以BaS，Sn与S为原料，按Ba:Sn:S元素摩尔比为8：4：15，置于石墨坩埚及石英管中，抽真空后封口，用五十小时使温度达到800℃，并且在800℃恒温六十小时，然后以一定速率降至室温，获得块状红色晶体。

3.一种权利要求1的红外非线性光学晶体材料硫锡钡的用途，其特征在于：该晶体用于制备红外波段激光变频器件以及近红外滤光器件，红外激光雷达。