一种AgZnPS4非线性光学晶体及其制备方法和非线性光学器件技术

本发明专利技术公开了一种AgZnPS4非线性光学晶体，所述AgZnPS4非线性光学晶体不具备有对称中心，属正交晶系，空间群为Pna21，其晶胞参数为：α＝β＝γ＝90°，Ζ＝4。本发明专利技术还公开了利用高温熔体自发结晶法和坩埚下降法来制备所述非线性光学晶体。本发明专利技术制备获得的AgZnPS4非线性光学晶体可用于制作非线性光学器件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种Ag化PS4的非线性光学晶体(A扣nPS4单晶）及该AgZnPS4单晶的制 备方法和含有该Ag化PS4单晶的非线性光学器件。
技术介绍
具有非线性光学效应的晶体称为非线性光学晶体。运里非线性光学效应是指倍 频、和频、差频、参量放大等效应。只有不具有对称中屯、的晶体才可能有非线性光学效应。利 用晶体的非线性光学效应，可W制成二次谐波发生器，上、下频率转换器，光参量振荡器等 非线性光学器件。激光器产生的激光可通过非线性光学器件进行频率转换，从而获得更多 有用波长的激光，使激光器得到更广泛的应用。根据材料应用波段的不同，可W分为紫外光 区、可见和近红外光区、W及中红外光区非线性光学材料Ξ大类。可见光区和紫外光区的非 线性光学晶体材料已经能满足实际应用的要求;如在二倍频(532皿)晶体中实用的主要有 KTP 化 TiOP〇4)、BBO(e-SnB2〇4)、LBO(LiB3〇5)晶体；在Ξ 倍频（355nm)晶体中实用的有BB0、 LBO、CBO(CsB3〇5)可供选择。而红外波段的非线性晶体发展比较慢;红外光区的材料大多是 ABC2型的黄铜矿结构半导体材料，如4旨6曰92(9=5,56，了6)，红外非线性晶体的光损伤阔值太 低和晶体生长困难，直接影响了实际使用。中红外波段非线性光学晶体在光电子领域有着 重要的应用，例如它可W通过光参量振荡或光参量放大等手段将近红外波段的激光（如 1.064皿)延伸到中红外区；也可W对中红外光区的重要激光（如C〇2激光，10.6皿)进行倍 频，运对于获得波长连续可调的激光具有重要意义。因此寻找优良性能的新型红外非线性 光学晶体材料已成为当前非线性光学材料研究领域的难点和前沿方向之一。 1985年，《Acta Crystallographica Section C:Crystal Structure Communications》Volume 41上报道过Ag化PS4化合物的分子式和晶胞，报道其为正交晶系， 参数为 a = 12. 707 A，b = 7.煎9 A，C = 6. 070 Α，α=β= 丫 =90°，Z =4,但没有报道指 出过A拉nPS4具有非线性光学性能。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种AgZnPS4非线性光学晶体，本专利技术的另一目的在于提供 A拉nPS4非线性光学晶体的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供AgZnPS4非线性光学晶体 的用途。[000引本专利技术提供了一种AgZnPS4非线性光学晶体，所述AgZnPS4非线性光学晶体不具备 有对称中屯、，属正交晶系，空间群为P η a 2 1，其晶胞参数为：a = 12.自日:2 A，b = 7.閒9 A，C = 6. 070 Α，α = 0= 丫 =90°，Z =4。 本专利技术还提供了一种制备所述AgZnPS4非线性光学晶体的方法，该方法通过高溫 烙体自发结晶法生长A拉nPS4非线性光学晶体，包括： 将具有组成等同于AgZnPS4的混合物或AgZnPS4加热至烙化得高溫烙液并保持24- 96小时后，Wl-10°c/小时的降溫速率降溫至室溫，得到AgaiPS4晶体。[000引优选的，所述等同于Ag化PS4的混合物包括Ag源材料、Zn源材料和P源材料;所述Ag 源材料为Ag或Ag2S;所述Zn源材料为Zn或ZnS;所述P源材料为P或P2S5。 优选的，所述等同于Ag化PS4的混合物还包括S单质。本专利技术还提供了一种制备权利要求1所述A拉nPS4非线性光学晶体的方法，该方法 为相蜗下降法生长A拉nPS4非线性光学晶体，其具体包括：[00川将具有组成等同于A拉nPS4的混合物或A拉nPS4放入晶体生长装置中，缓慢升溫至 原料烙化，待原料完全烙化后，晶体生长装置W0.1-lOmmA的速度垂直下降，在晶体生长装 置下降过程中进行Ag化PS4非线性光学晶体生长，其生长周期为5-20天。[001^ 优选的，所述等同于A拉nPS4的混合物包括Ag源材料、Zn源材料和P源材料;所述Ag 源材料为Ag或Ag2S;所述Zn源材料为Zn或ZnS;所述P源材料为P或P2S5。 优选的，所述等同于Ag化PS4的混合物还包括S单质。 用于制备所述AgZnPS4晶体可W是粉末状的AgZnPS4,所述粉末状Ag化PS4化合物的 制备过程如下：[001引将Ag源材料、Zn源材料、P源材料和单质S按照摩尔比Ag: Zn: P: S = 1:1:1:4的比例 混合均匀后，加热至350-500°C进行固相反应(原则上，采用一般化学合成方法都可W制备 Ag化PS4化合物;本专利技术优选固相反应法），得到化学式为Ag化PS4的化合物，经捣碎研磨得粉 末状A拉nPS4的化合物； 所述Ag源材料可W为Ag或Ag2S; 所述化源材料可W为化或化S;[001引所述P源材料可W为P或P2S5。 所述A拉nPS4化合物可按下述化学反应式制备： (1)Ag+Zn+P+4S=Ag化PS4; (2) Ag2S+2&i+2P+7S = 2A 拉 nPS4; (3)Ag+aiS+P+3S=AgaiPS4; (4) 2Ag+2ai+P2Ss+3S = 2A 拉 nPS4; (5) Ag2S+2ZnS+2P+5S = 2A 拉 nPS4; (6) Ag2S+2ai+P2Ss+2S = 2A 拉 nPS4; (7) 2Ag+2ZnS+P2Ss+S = 2A 拉 nPS4; (8)Ag2S+2aiS+P2Ss = 2A 拉 nPS4。 采用上述两种方法均可获得尺寸为厘米级的Ag化PS4非线性光学晶体;使用大尺 寸相蜗，并延长生长期，则可获得相应较大尺寸Ag化PS4非线性光学晶体。 根据晶体的结晶学数据，将晶体毛巧定向，按所需角度、厚度和截面尺寸切割晶 体，将晶体通光面抛光，即可作为非线性光学器件使用，该AgZnPS4非线性光学晶体具有非 线性光学效应大、透光范围宽、物理化学性能稳定，硬度较大，机械性能好，不易碎裂，当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种AgZnPS4非线性光学晶体，其特征在于，所述AgZnPS4非线性光学晶体不具备有对称中心，属正交晶系，空间群为Pna21，其晶胞参数为：α＝β＝γ＝90°，Ζ＝4。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚吉勇，林哲帅，周墨林，康雷，张国春，吴以成，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11