CN109809410A - 化合物硫硅镉锂和硫硅镉锂中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用 - Google Patents
化合物硫硅镉锂和硫硅镉锂中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109809410A CN109809410A CN201910201751.2A CN201910201751A CN109809410A CN 109809410 A CN109809410 A CN 109809410A CN 201910201751 A CN201910201751 A CN 201910201751A CN 109809410 A CN109809410 A CN 109809410A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium
- compound
- cadmium
- sulphur silicon
- sulphur
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
本发明涉及一种化合物硫硅镉锂和硫硅镉锂红外非线性光学晶体及制备方法和应用,该化合物的化学式为Li2CdSiS4,分子量为282.61,为硫硅镉锂粉末纯样;该晶体的化学式为Li2CdSiS4,分子量为锌,非中心对称结构单晶,晶系为正交晶系,空间群为Pmn21,晶胞参数a=7.611(3)Å,b=6.793(2)Å,c=6.304(2)Å,Z=2,单胞体积V=325.90(19)Å3。采用在真空条件下进行固相反应法和高温熔融‑自发结晶法制备粉末纯样和晶体;本发明中所述的硫硅镉锂红外非线性光学晶体的纯样XRD图与理论值吻合;在2090nm的激光下,倍频效应是AgGaS2的1倍;获得毫米级晶体。
Description
技术领域
本发明涉及一种化合物硫硅镉锂和硫硅镉锂中远红外非线性光学材料,制备方法,晶体生长及应用,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,根据其透过波段的范围可将其分为三大类: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。本发明的工作属于可见光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。
到目前为止,3-20μm固态中远红外波段激光的产生主要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。红外非线性光学晶体市场上,常见的红外非线性光学晶体主要有AgGaS2,AgGaSe2,CdGeP2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,在民用高科技产业和提升军事装备方面都具有重要的战略意义,而且晶体材料合成与生长是该方向的一种巨大挑战。
发明内容
本发明目的在于,提供一种化合物硫硅镉锂和硫硅镉锂红外非线性光学晶体及制备方法和应用,该化合物的化学式为Li2CdSiS4,分子量为282.61,为单晶颗粒,该晶体的化学式为Li2CdSiS4,分子量为282.61,非中心对称结构单晶体,空间群为Pmn21,晶胞参数 Z=2,单胞体积采用在真空条件下进行固相反应法和高温熔融-自发结晶法制备粉末纯样和晶体;本发明中所述的硫硅镉锂红外非线性光学晶体的纯样XRD图与理论值吻合;在2090nm的激光照射下,颗粒度为0.2-0.25μm的Li2ZnSiS4倍频效应是商业化的硫镓银(AgGaS2)的1倍,且具有一类相位匹配性质。
本发明所述的一种化合物硫硅镉锂,该化合物的化学式为Li2CdSiS4,分子量为282.61,为硫硅镉锂粉末纯样。
所述化合物硫硅镉锂的制备方法,按下列步骤进行:
a、在含水量和含氧气量均0.01-0.1ppm的密闭容器内按摩尔比1-2:1:1:2-3称取含锂化合物、含镉化合物、单质硅和单质硫的原料硫混合均匀,放入干净的石墨坩埚中,然后装入石英玻璃管中,将石英管在真空度为10-5-10-3Pa抽真空后封口,其中,含锂化合物为硫化锂或单质锂;含镉化合物为硫化镉;
b、将步骤a中的封好的石英管放入高温炉中,以升温速率为35-40℃/h升至850-950℃,然后保温,保温时间为15-20h,然后降至室温,时间100-150h,得到化合物;
c、将步骤b中的化合物以温度3-5℃/h的速率冷却降温,得到化合物硫硅镉锂单晶颗粒。
一种硫硅镉锂中远红外非线性光学晶体,该晶体的化学式为Li2CdSiS4,分子量为282.61,非中心对称结构单晶体,空间群为Pmn21,晶胞参数 Z=2,单胞体积
所述硫硅镉锂中远红外非线性光学晶体的制备方法,按下列步骤进行:
a、在含水量和含氧气量均0.01-0.1ppm的密闭容器内按摩尔比1-2:0.55-1:1:2-3.45称取称取含锂化合物、含镉化合物、单质硅和单质硫的原料混合均匀,放入干净的石墨坩埚中,然后装入石英玻璃管中,将石英管在真空度为10-5-10-3Pa抽真空后封口,其中所述的密闭容器为充有惰性气体为氮气的手套箱,含锂化合物为硫化锂或单质锂;含镉化合物为硫化镉;
b、将步骤a中的封好的石英管放入高温炉中,以升温速率为35-40℃/h升至800-950℃,保温,保温时间为15-20h,然后降至室温,时间100-150h;
c、再以3-5℃/h的速率冷却降温,得到硫硅镉锂Li2CdSiS4中远红外非线性光学晶体。
步骤b中升温至900℃。
步骤c中冷却降温的速率为4℃/h。
所述硫硅镉锂中远红外非线性光学晶体在制备红外波段激光变频晶体、红外电-光装置、红外通讯器件或红外激光制导器件中的应用。
本发明所述的化合物硫硅镉锂和硫硅镉锂红外非线性光学晶体及制备方法和应用,该晶体结构中,Li原子,Si原子,Cd原子,S原子的化合价分别为+1,+4,+2,-2。Li,Zn和Si原子均与邻近四个S原子形成四面体结构;三种四面体通过共用顶点硫原子,堆叠形成类金刚石结构,所述硫硅镉锂化合物为硫硅镉锂单晶颗粒。
附图说明
图1为本发明多晶粉末X射线粉末衍射图与理论值的对比图,其中a为理论值,b为实验值;
图2为本发明Li2CdSiS4单晶照片;
图3为本发明硫硅镉锂在2090nm激光下,不同颗粒度时和对影响同颗粒度的硫镓银倍频对比图,其中—■—为Li2CdSiS4,—●—为AgGaS2;
图4为本发明工作原理图。
具体实施方式
本发明通过下属实施例进行详细说明,但不仅限于所给出的述实施例。
实施例1
化合物硫硅镉锂的制备:
a、在含水量和含氧气量均0.01ppm的密闭容器内按摩尔比2:1:1:3称取单质锂、硫化镉、单质硅和单质硫混合均匀,放入干净的石墨坩埚中,然后装入石英玻璃管中,将石英管在真空度为10-5-10-3Pa抽真空后封口;
b、将步骤a中的封好的石英管放入高温炉中,以升温速率为35℃/h升至850℃,然后保温,保温时间为15h,然后降至室温,时间100h,得到化合物;
c、将步骤b中的化合物以温度3℃/h的速率冷却降温,得到化合物硫硅镉锂Li2CdSiS4单晶颗粒。
实施例2
化合物硫硅镉锂的制备:
a、在含水量和含氧气量均0.1ppm的密闭容器内按摩尔比1:1:1:2称取硫化锂、硫化镉、单质硅和单质硫混合均匀,放入干净的石墨坩埚中,然后装入石英玻璃管中,将石英管在真空度为10-5-10-3Pa抽真空后封口;
b、将步骤a中的封好的石英管放入高温炉中,以升温速率为36℃/h升至880℃,然后保温,保温时间为17h,然后降至室温,时间120h,得到化合物;
c、将步骤b中的化合物以温度4℃/h的速率冷却降温,得到化合物硫硅镉锂Li2CdSiS4单晶颗粒。
实施例3
化合物硫硅镉锂的制备:
a、在含水量和含氧气量均0.1ppm的密闭容器内按摩尔比2:1:1:3称取单质锂、硫化镉、单质硅和单质硫混合均匀,放入干净的石墨坩埚中,然后装入石英玻璃管中,将石英管在真空度为10-5-10-3Pa抽真空后封口;
b、将步骤a中的封好的石英管放入高温炉中,以升温速率为40℃/h升至900℃,然后保温,保温时间为20h,然后降至室温,时间150h,得到化合物;
c、将步骤b中的化合物以温度5℃/h的速率冷却降温,得到化合物硫硅镉锂Li2CdSiS4单晶颗粒。
实施例4
硫硅镉锂中远红外非线性光学晶体的制备:
按反应式Li2S+Si+CdS+2S→Li2CdSiS4制备硫硅镉锂晶体:
a、在含水量和含氧气量均0.01ppm充有惰性气体为氮气的手套箱的密闭容器内按摩尔比1:1:1:2称取硫化锂、单质硅、硫化镉和单质硫混合均匀,放入干净的石墨坩埚中,然后装入石英玻璃管中,将石英管在真空度为10-3Pa抽真空后封口;
b、将步骤a中的封好的石英管放入高温炉中,以升温速率为35℃/h升温至800℃,进行保温,保温时间为15h,然后降至室温,时间100h;
c、再以3℃/h的速率冷却降温,得到无色硫硅镉锂Li2CdSiS4中远红外非线性光学晶体。
实施例5
硫硅镉锂中远红外非线性光学晶体的制备:
按反应式2Li+Si+CdS+3S→Li2CdSiS4制备硫硅镉锂晶体:
a、在含水量和含氧气量均0.05ppm充有惰性气体为氮气的手套箱的密闭容器内按摩尔比2:1:1:3称取单质锂、硫化镉、硅单质和硫单质混合均匀,放入干净的石墨坩埚中,然后装入石英玻璃管中,将石英管在真空度为10-3Pa抽真空后封口;
b、将步骤a中的封好的石英管放入高温炉中,以升温速率为38℃/h升温至920℃,进行保温,保温时间为18h,然后降至室温,时间110h;
c、再以4℃/h的速率冷却降温,得到硫硅镉锂Li2CdSiS4中远红外非线性光学晶体。
实施例6
硫硅镉锂中远红外非线性光学晶体的制备:
按反应式Li2S+CdS+Si+2S→Li2CdSiS4制备硫硅镉锂晶体:
a、在含水量和含氧气量均0.1ppm充有惰性气体为氮气的手套箱的密闭容器内按摩尔比1:1:1:2称取硫化锂、硫化镉、单质硅和单质硫混合均匀,放入干净的石墨坩埚中,然后装入石英玻璃管中,将石英管在真空度为10-3Pa抽真空后封口;
b、将步骤a中的封好的石英管放入高温炉中,以升温速率为40℃/h升温至950℃,进行保温,保温时间为20h,然后降至室温,时间150h;
c、再以5℃/h的速率冷却降温,得到硫硅镉锂Li2CdSiS4中远红外非线性光学晶体。
实施例7
将实施例4-6中所得的任意一种硫硅镉锂中远红外非线性光学晶体,按附图4所示安置在3的位置上,在室温下,用调Q Ho:Tm:Cr:YAG激光器的2090nm输出作光源,输出倍频光强度与同等条件AgGaS2的相等,图4所示为,由调Q Ho:Tm:Cr:YAG激光器1发出波长为2090nm的红外光束经全聚透镜2射入硫硅镉锂非线性光学晶体,产生波长为1045nm的倍频光,出射光束4含有波长为2090nm的红外光和1045nm的光,经滤波片5滤去后得到波长为1045nm的倍频光。
Claims (7)
1.一种化合物硫硅镉锂,其特征在于该化合物的化学式为Li2CdSiS4,分子量为282.61,为硫硅镉锂粉末纯样。
2.根据权利要求1所述的化合物硫硅镉锂的制备方法,其特征在于按下列步骤进行:
a、在含水量和含氧气量均0.01-0.1ppm的密闭容器内按摩尔比1-2:1:1:2-3称取含锂化合物、含镉化合物、单质硅和单质硫的原料混合均匀,放入干净的石墨坩埚中,然后装入石英玻璃管中,将石英管在真空度为10-5-10-3Pa抽真空后封口,其中,含锂化合物为硫化锂或单质锂;含镉化合物为硫化镉;
b、将步骤a中的封好的石英管放入高温炉中,以升温速率为35-40℃/h升至850-950℃,然后保温,保温时间为15-20h,然后降至室温,时间100-150h,得到化合物;
c、将步骤b中的化合物以温度3-5℃/h的速率冷却降温,得到化合物硫硅镉锂单晶颗粒。
3.一种硫硅镉锂中远红外非线性光学晶体,其特征在于该晶体的化学式为Li2CdSiS4,分子量为282.61,非中心对称结构单晶体,空间群为Pmn21,晶胞参数a = 7.611(3)Å,b =6.793(2)Å,c = 6.304(2)Å, Z = 2,单胞体积V = 325.90(19)Å3。
4.如权利要求3所述的硫硅镉锂中远红外非线性光学晶体的制备方法,其特性在于按下列步骤进行:
a、在含水量和含氧气量均为0.01-0.1ppm的密闭容器内按摩尔比1-2:0.55-1:1:2-3.45称取含锂化合物、含镉化合物、单质硅和单质硫的原料混合均匀,放入干净的石墨坩埚中,然后装入石英玻璃管中,将石英管在真空度为10-5-10-3Pa抽真空后封口,其中所述的密闭容器为充有惰性气体为氮气的手套箱,含锂化合物为硫化锂或单质锂;含镉化合物为硫化镉;
b、将步骤a中的封好的石英管放入高温炉中,以升温速率为35-40℃/h升至800-950℃,保温,保温时间为15-20h,然后降至室温,时间100-150h;
c、再以3-5℃/h的速率冷却降温,得到硫硅镉锂Li2CdSiS4中远红外非线性光学晶体。
5.如权利要求4所述的硫硅镉锂中远红外非线性光学晶体的制备方法,其特征在于步骤b中升温至900℃。
6.如权利要求4所述的硫硅镉锂中远红外非线性光学晶体的制备方法,其特征在于步骤c中冷却降温的速率为4℃/h。
7.如权利要求3所述的硫硅镉锂中远红外非线性光学晶体在制备红外波段激光变频晶体、红外电-光装置、红外通讯器件或红外激光制导器件中的应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910201751.2A CN109809410A (zh) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | 化合物硫硅镉锂和硫硅镉锂中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910201751.2A CN109809410A (zh) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | 化合物硫硅镉锂和硫硅镉锂中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109809410A true CN109809410A (zh) | 2019-05-28 |
Family
ID=66609242
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910201751.2A Pending CN109809410A (zh) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | 化合物硫硅镉锂和硫硅镉锂中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109809410A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110578173A (zh) * | 2019-10-25 | 2019-12-17 | 河北大学 | 一种非线性光学晶体锶锂硅硫及其制备方法与应用 |
CN111285398A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-06-16 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 硫化锑锶锂红外双折射晶体及其制备方法和用途 |
CN112080802A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-12-15 | 三明学院 | 一种高激光损伤阈值的红外非线性光学晶体及制备和应用 |
CN113174640A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-27 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 硫锗镁锂中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用 |
CN115928214A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-04-07 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 一种硫硅镉铷红外非线性光学晶体及其制备方法和应用 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108004596A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-05-08 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 化合物硫硅锌锂和硫硅锌锂红外非线性光学晶体及制备方法和应用 |
-
2019
- 2019-03-18 CN CN201910201751.2A patent/CN109809410A/zh active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108004596A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-05-08 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 化合物硫硅锌锂和硫硅锌锂红外非线性光学晶体及制备方法和应用 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110578173A (zh) * | 2019-10-25 | 2019-12-17 | 河北大学 | 一种非线性光学晶体锶锂硅硫及其制备方法与应用 |
CN111285398A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-06-16 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 硫化锑锶锂红外双折射晶体及其制备方法和用途 |
CN112080802A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-12-15 | 三明学院 | 一种高激光损伤阈值的红外非线性光学晶体及制备和应用 |
CN113174640A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-27 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 硫锗镁锂中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用 |
CN113174640B (zh) * | 2021-04-29 | 2022-05-10 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 硫锗镁锂中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用 |
CN115928214A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-04-07 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 一种硫硅镉铷红外非线性光学晶体及其制备方法和应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109809410A (zh) | 化合物硫硅镉锂和硫硅镉锂中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用 | |
CN108004596B (zh) | 化合物硫硅锌锂和硫硅锌锂红外非线性光学晶体及制备方法和应用 | |
CN107557868A (zh) | 硫锗镉钠和硫锗镉钠红外非线性光学晶体及制备方法和应用 | |
CN116240633A (zh) | 化合物正交相硒镓钡和正交相硒镓钡非线性光学晶体及其制备方法和用途 | |
CN107399722B (zh) | 硒硅银钡和硒硅银钡中远红外非线性光学晶体及制备方法和用途 | |
CN113174640B (zh) | 硫锗镁锂中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用 | |
CN103058266A (zh) | BaGa2GeS6化合物、BaGa2GeS6非线性光学晶体及制法和用途 | |
CN101514479A (zh) | 大尺寸水合硼酸钾非线性光学晶体及其制备方法和用途 | |
CN104695022A (zh) | 长波红外非线性CdGa2Se4晶体及其生长方法与用途 | |
CN108441955B (zh) | 红外非线性光学晶体、其制备方法与用途 | |
CN114411260A (zh) | 化合物硒铟钠及其非线性光学晶体及其制备方法和用途 | |
CN107557867B (zh) | 硫锡锌钠和硫锡锌钠中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用 | |
CN106978630B (zh) | 硒硅铜钡和硒硅铜钡中远红外非线性光学晶体及制备方法和用途 | |
CN108588840A (zh) | 硼硫化钡中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用 | |
CN103060917A (zh) | BaGa2SiS6化合物、BaGa2SiS6非线性光学晶体及制法和用途 | |
CN103030146A (zh) | BaGa2SiSe6化合物、BaGa2SiSe6非线性光学晶体及制法和用途 | |
CN115893478B (zh) | 一种溴硫锗铅化合物及其制备方法和应用 | |
CN112981536A (zh) | 化合物钡锌锡硫氧和钡锌锡硫氧非线性光学晶体及制备方法和用途 | |
CN116121871A (zh) | 系列碱金属镁基硫属(硒属)化合物及其非线性光学晶体及其制备方法和用途 | |
CN114457427A (zh) | 硒镓锂中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用 | |
CN116240634A (zh) | 化合物单斜相硒镓钡和单斜相硒镓钡非线性光学晶体及其制备方法和用途 | |
CN104630893B (zh) | 一种红外非线性光学晶体硫锡锂钡 | |
CN109652860B (zh) | 硫锡锰锶化合物、硫锡锰锶非线性光学晶体及制备方法和应用 | |
CN116639662A (zh) | 化合物硒硫镓钡及其非线性光学晶体及其制备方法和用途 | |
CN116641139A (zh) | 两种硫镓钡化合物及其非线性光学晶体及其制备方法和用途 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190528 |