论文部分内容阅读
红外非线性光学材料在现代光学技术当中起着非常重要的作用。常用的氧化物非线性光学材料,如BBO、LBO等,因含有轻元素氧和硼等,在红外区有振动吸收,只能运用于紫外可见到近红外波段。硫属化合物的透过波段可以延伸至远红外区,因此,非中心对称结构硫属化合物作为潜在的红外非线性光学材料,日益受到科学家们的广泛关注。我们通过高温固相法,选用易与S原子形成四面体配位(无对称中心的结构单元)的第Ⅳ主族元素Si、Ge和Sn,合成得到了10个硫化合物,其中9个化合物为非心结构,并对所得到的化合物进行了结构和相关性能研究。本论文的工作概述如下:
1)第Ⅳ土族元素Si、Ge和Sn易与S原子形成四面体配位的非中心对称结构单元,稀土元素Ln易与S形成不规则多面体配位环境(“不规则”意味着无反演中心,即无对称中心),我们期望利用两者的协同作用提高得到非中心对称结构化合物的概率,在这一思路的指导下,我们分别运用传统固相法和硼硫化方法,得到了6个非心化合物:Er3CuGeS7(1)、La3GeSn0.25 S7(2)、Sm3GeSn0.25S7(3)、Ce3Fe0.41SiS7(4)、Ca0.47La1.02SnS4(5)、Ca3La2Sn3S12(6)。
2)在易与S形成四面体配位的第Ⅳ主族元素的基础上,引入了d10过渡金属元素Cu、Zn、Cd,这几个元素可以与S形成非中心对称的MS4四面体或MS6畸变八面体(畸变导致对称中心消失而具有非零的偶极矩),利用这些非中心对称结构单元来提高获得非心化合物的几率,依据这一设计思路,我们运用传统固相法得到了4个化合物:MgCu2SiS4(7)、MgCu2GeS4(8)、MgCuGe2S7(9)、Zn3.83Cd12.16Si4S24(10)。除化合物8外,其它三个化合物均为非心结构。
我们设计采用易形成非中心对称结构的不对称单元(MS4四面体、MS6畸变八面体和LnSn多面体)来提高获得非心化合物的几率。在这一思路的指导下,我们合成的10个化合物中9个为非心结构,充分显示了这一思路的可行性。
该体系部分化合物的红外测试表明,该类化合物在红外区具有良好的透过性。我们对产率较高的化合物(1、7、10)重点进行了NLO性质的探索,其中化合物10具有较弱的倍频效应。另外,我们还对部分化合物进行了紫外漫反射、磁性、导电性等相关性质测试,并通过MS(Materials Studio计算软件)对某些化合物做了能带结构分析。我们的实验设计思路和性能测试结果对合成新的非中心对称硫属化合物红外非线性光学材料提供了一定的参考价值。