本发明专利技术提供了一种新型非线性光学晶体中温相硼酸铍钾，其化学式为β-KBe2B3O7，简称β-KBB。其晶体结构属于正交晶系，空间群为Pmn21，晶胞参数为a=7.936?，b=17.464?，c=4.376?，α=β=γ=90°，z=4，单胞体积为V=583.8?3。采用固相合成方法在高温下烧结获得β-KBB化合物。使用熔盐法，以K2O-B2O3或者K2O-B2O3-KF做助熔剂可以成功生长出单晶体。β-KBe2B3O7的倍频效应是LiB3O5（LBO）的0.35倍，它的紫外吸收边短于190nm，不溶于稀酸，化学稳定性好，可在各种非线性光学领域中得到广泛应用，并将开拓深紫外波段的非线性光学应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型光电子功能材料及生长方法和用途，特别是涉及一种非线性光学晶体材料及其制备方法和用途，即中温相硼酸铍钾，其化学式为β-ΚΒ% 07，简称 β -ΚΒΒ。
技术介绍
晶体的非线性光学效应是指这样一种效应当一束具有某种偏振方向的激光按一定入射方向通过一块非线性光学晶体(如β-KBB)时，该光束的频率将发生变化。具有非线型光学效应的晶体称为非线性光学晶体。利用非线性光学晶体进行激光频率转换，拓宽激光波长的范围，使激光的应用更加广泛。尤其是硼酸盐类非线性光学晶体如 BaB2O4 (ΒΒ0), LiB3O5 (LB0)、KBe2BO3F2 (KBBF), Sr2Be2B2O7 (SBBO)^Ba2Be2B2O7 (ΤΒ0)、 K2Al2B2O7 (ΚΑΒΟ)、BaAl2B2O7 (BABO)等晶体以其优异的光学性质而倍受关注。在光学照相、 光刻蚀、精密仪器加工等领域的发展越来越需要紫外和深紫外激光相干光源，即需要性能优异的紫外和深紫外非线性光学晶体。BBO晶体的基本结构基元是(Β306) 3_平面基团，这种基团具有大的共轭π键，使得 BBO的紫外吸收边在189nm左右，限制了晶体在紫外区的应用；且大的共轭π键也会导致较大的双折射率(Δη = 0. 12)，从而限制了它的谐波转换效率及谐波光的质量。LBO的基本结构基元是将(B3O6)3-基团中的一个B原子由三配位变成四配位从而形成(Β307) 5_基团。它具有较大的倍频系数，紫外吸收边在ieonm左右，但是由于在实际晶体内的(B307) 5_基团互相连接，在空间中形成与ζ轴成45°的螺旋链而无法在晶格中平行排列，使晶体的双折射率降得过低(Δη = 0. 04 0. 05)，从而使得它在紫外区的相位匹配范围受到严重限制，使带隙宽的优势未能充分发挥。KBBF的基本结构基元是(BO3) 3_平面基团，此基团与(BeO3F) 5_通过共用氧原子形成了沿着ζ方向的Be2BO3平面层。由此平面层的存在，使得它的紫外吸收边在155nm左右， 具有适中的双折射率(Δη = 0. 07)，可以实现很宽的相位匹配范围，是目前为止最优秀的深紫外非线性光学晶体。但由于层与层之间是靠静电吸引而不是通过价键相连接的，层状习性严重，在ζ方向生长速度很慢，生长出的单晶体分层现象明显，晶体不易生长。SBBO的基本结构基元也是(Β03)3_平面基团，但它用氧取代氟离子，使得层与层之间通过氧桥相互连接，以便改进KBBF的层状习性，而每一层的结构则保持基本不变。SBBO 不仅具有较大的宏观倍频系数，低的紫外吸收边(165nm)，适中的双折射率(Δη = 0. 06)， 而且彻底克服了晶体的层状习性，解决了晶体生长的问题。在此基础上，保持出03)3_基团的结构条件基本不变，替换阳离子Sr2+和Be原子，相继研制了 ΤΒΟ、ΚΑΒΟ、BABO等一系列非线性光学晶体，它们统称为SBBO族晶体。它们克服了 KBBF单晶生长的层状习性，但这些晶体到目前为止还不能取代KBBF单晶，因为SBBO和TBO晶体的结构完整性不好，其宏观性能3显示的光学均勻性非常差，目前还无法在实际器件中得到应用。由于KBBF晶体存在生长方面的困难，而它在深紫外波段的优异性质又来源于 Be2BO3平面层，我们认为可用原子或者基团的共价键将上述Be2BO3平面层与层连接起来，这样既保留了产生优异性质的Be2BO3平面层，又解决了层状生长习性的困难，从而形成全新的阴离子骨架，然后以碱金属或碱土金属离子作为阳离子，得到新的化合物，开拓深紫外非线性光学晶体的应用。经过固相合成，晶体生长，单晶结构测定，证实了这种设想是可能的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种中温相硼酸铍钾化合物，其化学式为β -KBe2B307。本专利技术的另一目的在于提供一种中温相硼酸铍钾化合物制备方法。本专利技术的另一目的在于提供一种中温相硼酸铍钾非线性光学晶体，其化学式为 β _版忑307。本专利技术的再一目的在于提供一种中温相硼酸铍钾非线性光学晶体的生长方法。本专利技术还有一个目的在于提供中温相硼酸铍钾非线性光学晶体的用途。本专利技术的技术方案如下1. 一种化合物中温相硼酸铍钾，其特征在于其化学式为β -KBe2B3O7,简称β -ΚΒΒ, 属于正交晶系，空间群为Pmr^1，晶胞参数为a = 7.639 A, b = 17.464 A, c = 4.376 Α, α =β = γ = 90° , ζ = 4，单胞体积为 V = 583.8 A3。2. 一种项1所述的中温相硼酸铍钾化合物的制备方法，其特征在于将含K、Be和 B的化合物原料按其摩尔比为K =Be =B = 12 3的比例均勻混合研磨后，缓慢升温400 500°C后，预烧1 5小时；冷却至室温，取出研磨；然后在600 700°C下烧结12 20小时，冷却至室温即可获得中温相硼酸铍钾化合物；所述的含K化合物原料为含钾的氧化物或氢氧化物或碳酸盐或硝酸盐或草酸盐或硼酸盐，所述的含Be化合物原料为BeO，所述的含B化合物原料为H3BO3或化03。3. 一种项1所述的化合物中温相硼酸铍钾的非线性光学晶体。4. 一种项3所述的中温相硼酸铍钾非线性光学晶体的生长方法，采用熔盐法生长，其特征在于采用K2O-B2O3助熔剂体系，K :Be :Β=3·5 4.5 :4 :8 21，将原料按上述比例混合均勻，升温950 1050°C至原料完全熔化，恒温1 20小时后，迅速降温至饱和温度以上5 10°C，然后按每日1 5°C的速率降温至600°C，关闭炉子，待样品冷却至室温后，用稀硝酸和水洗去助熔剂，即获得本专利技术中温相硼酸铍钾非线性光学晶体，采用的化合物原料为含K的氧化物或氢氧化物或碳酸盐或硝酸盐或草酸盐或硼酸盐和BeO和H3BO3或 B2O305. 一种项3所述的中温相硼酸铍钾非线性光学晶体的生长方法，采用熔盐法生长，其特征在于采用K2O-B2O3-KF助熔剂体系，K2CO3 :BeO =B2O3 :KF = 1 2 :2 :3. 5 7. 5 0. 5 4，将原料按上述比例混合均勻，升温950 1050°C至原料完全熔化，恒温1 20小时后，迅速降温至饱和温度以上5 10°C，将籽晶固定在籽晶杆的下端与熔体液面接触开始晶体生长，籽晶杆的旋转速度为10 20转/分，降温至饱和温度，然后按1 5°C /天的速率缓慢降温，降温结束后将晶体提离液面，以10 30°C /小时的速率降至室温，获得本专利技术的中温相硼酸铍钾非线性光学晶体，采用的化合物原料为含K的氧化物或氢氧化物或碳酸盐或硝酸盐或草酸盐或硼酸盐和含K的氟化物和BeO和H3BO3或化03。6. 一种项3所述的中温相硼酸铍钾非线性光学晶体的用途，其特征在于该非线性光学晶体用于激光器激光输出的频率变换。7. 一种项6所述的中温相硼酸铍钾非线性光学晶体的用途，其特征在于该晶体用于对波长为1. 064 μ m的激光光束产生2倍频，3倍频，4倍频，5倍频的谐波光输出。8. 一种项6所述的中温相硼酸铍钾非线性光学晶体的用途，其特征在于该晶体用于产生波长低于200nm的谐波光输出。9. 一种项6所述的中温相硼酸铍钾非线性光学晶体的用途，其特征在于所述的谐波发生器为用于紫外区的谐波本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 一种化合物中温相硼酸铍钾，其特征在于：其化学式为β－ＫＢｅ２Ｂ３Ｏ７，简称β－ＫＢＢ，属于正交晶系，空间群为Ｐｍｎ２１，晶胞参数为ａ ＝ ７．６３９ ？，ｂ ＝ １７．４６４ ？，ｃ ＝ ４．３７６ ？，α ＝ β ＝ γ ＝ ９０°，ｚ ＝ ４，单胞体积为Ｖ ＝ ５８３．８ ？３。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶宁，王时超，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：35
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