CN104630891B - 一种红外非线性光学单晶体硫碲铟钡 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种红外非线性光学单晶体硫碲铟钡及其制备和应用。硫碲铟钡(分子式：Ba5In4Te4S7)，分子量为1880.75,属正交晶系，空间群Imm2，单胞参数为α＝β＝γ＝90°, Z＝2。采用密封真空石英管及石墨坩埚高温反应法制备。实验测定其粉末(粒74‑106μm)SHG强度略低于相应粒度AgGaS2，硫碲铟钡晶体在红外波段透过方面具有显著优势，达到了0.57‑25微米的宽波段透过范围，表明硫碲铟钡晶体具有优良的红外非线性光学性能。

Description

一种红外非线性光学单晶体硫碲铟钡
技术领域
本发明属于红外非线性光学材料领域。
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
本发明的目的在于提供一种硫碲铟钡单晶及其制备方法和用途。
本发明的目的通过如下方式实现的：
一种硫碲铟钡单晶体，其化学式为Ba5In4Te4S7，单胞参数为
根据本发明，所述硫碲铟钡单晶体，其中，Z＝2。
根据本发明，所述硫碲铟钡单晶体，属正交晶系，空间群Imm2。其分子量为1880.75。
根据本发明，在晶体结构中，[InS2Te2]5-和[In2S3Te2]4-阴离子分别在b方向形成平行的链，Ba2+填充在多面体形成的空隙中，并维持电荷平衡，形成一维结构。
粉末红外倍频实验表明,硫碲铟钡(Ba5In4Te4S7)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74-106μm)SHG(二次谐波效应)强度略低于相应粒度AgGaS2，但Ba5In4Te4S7在红外波段透过范围上具有显著优势，相对于AgGaS20.45-13微米，AgGaSe20.7-18微米以及ZnGeP20.7-12微米的透过波段，Ba5In4Te4S7达到了0.57-25微米的宽透过波段。
本发明还提供了一种制备所述硫碲铟钡单晶体的方法，包括：将BaS，In,Te与S混合，置于真空密闭容器中，在850℃-950℃恒温处理，得到单晶。
根据本发明，在上述制备方法中，所述BaS:In:Te:S元素摩尔比为5：4：4：2。
根据本发明，将BaS，In,Te与S混合均匀后，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。
根据本发明，在上述制备方法中，优选在850℃-950℃恒温20-60小时，之后缓慢降至室温。进一步优选的，用五十小时使温度达到850℃，并且在850℃恒温三十小时，然后以一定速率降至室温。
本发明进一步提供了所述硫碲铟钡单晶体的用途，其用于激光器件、红外通讯、红外波段激光倍频等领域。硫碲铟钡是一种极性晶体，具有重要的应用价值。
附图说明：
图1为硫碲铟钡晶体的沿c轴方向的结构图；
图2为粒度为74-106μm的硫碲铟钡与相应粒度AgGaS2SHG强度比较图；
图3为硫碲铟钡与AgGaS2、AgGaSe2及ZnGeP2红外波段透过范围比较图。
具体实施方式
本发明通过下述实施例进行详细说明。但本领域技术人员了解，下述实施例不是对本发明保护范围的限制。任何在本发明基础上做出的改进和变化，都在本发明的保护范围之内。
实施例1：硫碲铟钡单晶体的制备
按BaS:In:Te:S元素摩尔比为5：4：4：2，称取BaS，In,Te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，用五十小时使温度达到850℃，并且在850℃恒温三十小时，然后以一定速率缓慢降至室温，获得红色块状晶体。通过单晶X射线衍射分析，表明该化合物为硫碲铟钡，晶体参数如下：
单胞参数为α＝β＝γ＝90,Z＝2。空间群Imm2。分子量为1880.75。
所述晶体结构如附图1所示。
粉末红外倍频实验表明,本实施例中的硫碲铟钡单晶体在2.05μm激光照射下，有强的1.025μm倍频光输出，同时具有很宽的红外波段透过范围，表明其具有优良的红外非线性光学性能。
对所制备的单晶体的粉末(粒度74-106μm)SHG(二次谐波效应)强度进行检测，检测结果参见图2，从图中可以看出，其粉末(粒度74-106μm)SHG强度略低于相应粒度AgGaS2。
将所制备的单晶体的粉末与KBr以1:100比例混合后研磨均匀，并压成薄片状测试其红外透过率，测试结果表明其具有宽的红外透过范围，图3为硫碲铟钡与几种商用红外非线性光学晶体红外透过率比较图。

Claims (9)

1.一种硫碲铟钡单晶体，其特征在于，其化学式为Ba5In4Te4S7，单胞参数为
2.根据权利要求1所述的硫碲铟钡单晶体，其中，所述的单晶体具有如下参数：Z＝2。
3.根据权利要求1所述的硫碲铟钡单晶体，其中所述单晶体属正交晶系，空间群Imm2。
4.权利要求1-3中任一项所述的硫碲铟钡单晶体的制备方法，包括如下步骤：将BaS，In，Te与S混合，置于真空密闭容器中，在850℃-950℃恒温处理，得到单晶。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述BaS:In:Te:S元素摩尔比为5：4：4：2。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其中，将BaS，In，Te与S混合均匀后，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。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述恒温处理为在850℃-950℃恒温20-60小时，之后缓慢降至室温。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述恒温处理为用五十小时使温度达到850℃，并且在850℃恒温三十小时，然后以一定速率降至室温。
9.权利要求1-3中任一项所述的硫碲铟钡单晶体的用途，其可用于激光器件、红外通讯、红外波段激光倍频领域。
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