CN104630893B - 一种红外非线性光学晶体硫锡锂钡 - Google Patents
一种红外非线性光学晶体硫锡锂钡 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种红外非线性光学晶体硫锡锂钡及其制备方法和应用。硫锡锂钡(分子式：Ba24Li10.68Sn17.32S64)，分子量为7478.58，属于立方晶系，空间群为I‑43d，单胞参数为采用石墨坩埚及真空密封的石英管进行高温固相反应制备。硫锡锂钡晶体具有较好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1.4倍。
Description
技术领域
本发明属于红外非线性光学晶体材料领域。
背景技术
非线性光学晶体材料，根据其透过波段范围可分为三大类：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。本发明的工作属于红外及中远红外非线性光学材料。该波段的非线性光学晶体材料具有广泛的用途，如在激光变频器件、红外激光雷达、激光通讯、红外滤光器件、光电对抗等方面的应用。
截至目前，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而得。市场上，常见的红外非线性光学晶体主要有AgGaS2，AgGaSe2，ZnGeP2等。尽管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，且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，对性能更加优异的红外非线性晶体的需求更加紧迫，因此对于新型中远红外非线性晶体的探索，不仅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，而且是晶体材料合成与生长的一种挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硫锡锂钡化合物及其制备方法和应用。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种硫锡锂钡化合物，其特征在于，所述化合物的化学式为Ba24Li10.68Sn17.32S64。
根据本发明，所述化合物的分子量为7478.58。
根据本发明，所述化合物为硫锡锂钡单晶体，其化学式为Ba24Li10.68Sn17.32S64，单胞参数为
根据本发明的所述硫锡锂钡单晶体，其中，α＝β＝γ＝90°。
根据本发明的所述硫锡锂钡单晶体，其中，Z＝1。
根据本发明，所述硫锡锂钡单晶体属于立方晶系，其空间群为I-43d。
根据本发明，所述晶体结构中，Ba原子，Li原子，Sn原子和S原子的化合价分别为+2，+1，+4和-2。所有的Li原子与Sn原子共同占据，且与最近邻的四个S原子形成[LiSnS4]四面体。所有独立占据的Sn原子与最近邻的四个S原子形成[SnS4]四面体。[LiSnS4]和[SnS4]四面体之间通过共顶点连接，形成三维的框架结构。二价的Ba原子处于四面体形成的三维框架空位中。
粉末红外倍频实验表明,硫锡锂钡晶体具有较好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1.4倍。
根据本发明，所述硫锡锂钡化合物为硫锡锂钡多晶粉末。
本发明还提供了一种制备所述硫锡锂钡单晶体的方法，包括：将BaS、Li2S、Sn与S混合，置于真空密闭容器中，在800-900℃之间恒温处理，得到单晶。
根据本发明，在所述制备方法中，Ba:Li:Sn:S元素摩尔比为24：10.68：17.32：64。
根据本发明，在所述制备方法中，将BaS、Li2S、Sn与S混合后，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。
根据本发明，在上述制备方法中，优选在800℃下处理。进一步优选的，用五十小时使温度达到800℃，并且在800℃恒温四十八小时，然后以一定速率降至室温。
本发明还提供了一种硫锡锂钡多晶粉末的制备方法，包括：将BaS、Li2S、Sn与S混合，置于真空密闭容器中，在600-700℃之间恒温处理，得到多晶粉末。
根据本发明，在所述制备方法中，Ba:Li:Sn:S元素摩尔比为24：10.68：17.32：64。
根据本发明，在所述制备方法中，将BaS、Li2S、Sn与S混合，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。
根据本发明，在上述制备方法中，优选在700℃下处理。进一步优选的，用二十小时升温到700℃，并且在700℃恒温五十小时，然后以一定速率降至室温。进一步优选的，以一定速率降至室温后，研磨多次，相同条件下进行多次反应，得到多晶相粉末。
本发明进一步还提供了所述硫锡锂钡的用途，其作为一种具有非线性光学效应的晶体材料用于中远红外波段激光倍频、激光制导等领域，具有重要的应用价值。
附图说明：
图1.硫锡锂钡晶体的沿b轴方向的结构图；
图2.硫锡锂钡的纯相粉末图；
图3.硫锡锂钡SHG强度比较图。
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：硫锡锂钡单晶体的制备
按Ba:Li:Sn:S元素摩尔比为24：10.68：17.32：64，手套箱中称取BaS，Li2S,Sn与S混合均匀，首先放入干净石墨坩埚，再装入石英管中，对石英管抽真空后封口，放于高温炉中，用五十小时使温度达到800℃，并且在800℃恒温四十八小时，然后以一定速率降至室温，坩埚内有黄色块状晶体。通过单晶X射线衍射分析，表明该化合物为硫锡锂钡，晶体参数如下：
单胞参数为α＝β＝γ＝90°,Z＝1。其分子量为7478.58,属于立方晶系，空间群为I-43d。
结构如附图1所示。
粉末红外倍频实验表明,本实施例中的硫锡锂钡单晶体具有较好的红外非线性光学性能。对所制备的单晶体的粉末(粒度25-45μm)SHG(二次谐波产生)强度进行检测，检测结果参见图3，从图中可以看出，其粉末(粒度25-45μm)SHG强度约为相应粒度AgGaS2的1.4倍。
实施例2：硫锡锂钡多晶粉末的制备
按Ba:Li:Sn:S元素摩尔比为24：10.68：17.32：64，手套箱中称取BaS，Li2S,Sn与S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，置于高温炉中二十小时升温到700℃，并在此温度下恒温五十小时，再缓慢降至室温，研磨多次，相同条件下进行多次反应，得到较高纯度的多晶相。对所制备的多晶相进行X射线粉末衍射，结果参见图2，从图中看出，实验值与理论值吻合，说明得到的粉末样品为纯相。
Claims (15)
1.一种硫锡锂钡化合物，其特征在于，其化学式为Ba24Li10.68Sn17.32S64。
2.根据权利要求1所述的硫锡锂钡化合物，所述化合物为硫锡锂钡单晶体，单胞参数为
3.根据权利要求2所述的硫锡锂钡化合物，其中，所述硫锡锂钡单晶体具有如下参数：α＝β＝γ＝90°。
4.根据权利要求2所述的硫锡锂钡化合物，其中，所述硫锡锂钡单晶体具有如下参数：Z＝1，属于立方晶系，空间群为I-43d；分子量为7478.58。
5.根据权利要求1所述的硫锡锂钡化合物，其中，所述硫锡锂钡化合物为硫锡锂钡多晶粉末。
6.权利要求1-4中任一项所述的硫锡锂钡化合物的制备方法，包括：将BaS、Li2S、Sn与S混合，置于真空密闭容器中，在800-900℃下恒温处理，得到单晶。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，Ba:Li:Sn:S元素摩尔比为24：10.68：17.32：64。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其中，将BaS、Li2S、Sn与S混合后，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。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其中，用五十小时使温度达到800℃，并且在800℃恒温四十八小时，然后以一定速率降至室温。
10.权利要求1或5所述的硫锡锂钡化合物的制备方法，将BaS、Li2S、Sn与S混合，置于真空密闭容器中，在600-700℃之间恒温处理，得到多晶粉末。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其中，Ba:Li:Sn:S元素摩尔比为24：10.68：17.32：64。
12.根据权利要求10所述的制备方法，其中，将BaS、Li2S、Sn与S混合，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。
13.根据权利要求10所述的制备方法，其中，用二十小时升温到700℃，并且在700℃恒温五十小时，然后以一定速率降至室温。
14.权利要求1-5中任一项所述的硫锡锂钡化合物的用途，其用于中远红外波段激光倍频、激光制导中。
15.根据权利要求14所述的用途，其中所述化合物用于制备红外波段激光变频晶体，红外电-光装置，红外通讯器件，红外激光制导器件。
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