【摘 要】
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功能晶体是光、热、电、磁、力等各种能量形式转换的重要媒介,是当前高新技术领域不可或缺的重要材料。近年来,碲酸盐体系的无机晶体材料凭借其丰富的结构多样性、较宽的光学透过窗口和较好的物理化学稳定性,在探索新型光学功能晶体材料的研究中备受关注。在碲酸盐体系中引入具有二阶姜-泰勒畸变的d~0过渡金属阳离子或d10构型的金属阳离子来调控晶体结构,可以构成性能优异的新型氧化物光学功能晶体。本论文基于该设计思路
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功能晶体是光、热、电、磁、力等各种能量形式转换的重要媒介,是当前高新技术领域不可或缺的重要材料。近年来,碲酸盐体系的无机晶体材料凭借其丰富的结构多样性、较宽的光学透过窗口和较好的物理化学稳定性,在探索新型光学功能晶体材料的研究中备受关注。在碲酸盐体系中引入具有二阶姜-泰勒畸变的d~0过渡金属阳离子或d10构型的金属阳离子来调控晶体结构,可以构成性能优异的新型氧化物光学功能晶体。本论文基于该设计思路,设计合成了三种碲酸盐晶体材料,测定了它们的晶体结构,研究了它们的光学性能,并通过理论计算揭示了结构与性能关系。具体研究内容如下:（1）非线性光开关材料Li2Hf Te O6晶体的研究通过高温熔液法获得了一种新型的类铌酸锂结构的Li2Hf Te O6晶体。该晶体具有高低温两个相,分别在三方空间群R3（高对称性）和R3（低对称性）中结晶。低温相α-Li2Hf Te O6晶体的晶胞参数为a=5.1615?,b=5.1615?,c=13.7822?。高温相β-Li2Hf Te O6晶体的晶胞参数为a=5.153（3）?,b=5.153（3）?,c=13.753（14）?。该化合物的晶体结构与Li Nb O3相似,是由多种八面体基团构成的三维结构。其中,α相的Li2Hf Te O6具有大的倍频强度（2.2×KDP（KH2PO4））和高的倍频对比度（～13.5）。同时,Li2Hf Te O6晶体具有非线性光开关现象,α相所产生的倍频强度会受温度影响,超144℃时倍频效应会消失,降至室温时又会恢复,此现象是可逆的。通过第一性原理计算,阐明了Te O6和Hf O6基团对该化合物非线性光学性能其主要贡献。因此,Li2Hf Te O6化合物在碲酸盐体系中首次被发现是一种潜在的中红外非线性光开关材料。（2）非线性光学材料Li2Ge Te O6晶体的研究通过高温熔液法合成了一种非线性光学倍频转换晶体材料Li2Ge Te O6。该化合物结晶在三方晶系R3空间群,晶胞参数为a=4.986（3）?,b=4.986（3）?,c=14.307（11）?,α=β=90°,γ=120°。Li2Ge Te O6晶体结构为Ge O6和Te O6八面体共边连接形成的二维层状结构,Li+离子位于层间以维持电荷平衡。该化合物具有较大的带隙（4.65 e V）且紫外截止边较短（240 nm）。该晶体的倍频强度是KDP晶体的1.3倍,是一种潜在的非线性光学晶体材料。通过第一性原理计算,阐明了Te O6和Ge O6基团对该化合物非线性光学性能其主要贡献（3）Al2Te O6晶体的研究通过高温熔液法合成了Al2Te O6晶体,该晶体结晶在四方晶系P42/mnm空间群,晶胞参数为a=4.456（3）?,b=4.456（3）?,c=8.742（7）?。Al2Te O6的晶体结构是由Al O6八面体相互连接形成三维网状结构,Te原子填充在空隙中。该化合物的紫外截止边是267 nm,带隙是3.56 e V,在X射线照射下可以发黄绿光,且发光强度是相同条件下BGO晶体的0.64倍。在碲酸盐体系的筛选中,本文发现了三种性能良好的功能晶体材料,在信息、医疗、军事等领域有潜在的应用价值,可为接下来的碲酸盐功能晶体的探索提供借鉴和参考。
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