论文部分内容阅读
光电功能晶体材料在工业、军事、医疗、科研等领域具有不可替代的作用，是材料科学与工程领域研究的热点。众所周知，光电功能晶体材料的光学应用范围与晶体的截止边紧密相关。对于短波紫外或深紫外的非线性光学晶体材料而言，紫外截止边要求低于266nm甚至低于200nm。针对这一点，本文提出了新的设计策略，探索了新的体系，来合成截止边在短波紫外甚至深紫外区的新化合物。合理的设计策略有效地使化合物的截止边蓝移，甚至低于190nm。主要内容如下: 1一种复合阴离子基团的过渡金属氟化物的合成、结构及光学性质研究。 著名的非线性光学晶体KTP(KTiOPO4)晶体的截止边为350nm，限制了其在紫外光区的应用。针对截止边这一点，本文提出了将在在紫外波段存在光学吸收的Ti-O键用Ti-F键取代的设计策略。基于该思路的指导，利用水热法首次合成了含[MF6]（M为过渡金属离子）基团的复合阴离子基团过渡金属氟化物，Na3NH4(TiF6)(SO4)·H2O(NTS)。透过光谱表明，其紫外截止边为242nm。NTS的结构特点是具有由四种结构基元(i.e.，[NH4]，[TiF6]，[SO4]，H2O)通过四种氢键(i.e.，N-H…O，N-H…F，O-H…O，O-H…F)相连组成的层。通过调节水热条件生长了尺寸为5.0×2.5×1.0mm3的透明单晶。 2系列稀土硼酸盐的合成、结构及光学性质研究。 将没有d-d和f-f电子跃迁的碱金属离子和稀土离子La3+同时复合到硼酸盐体系中，合成了三种具有较短紫外截止边的碱金属复合镧硼酸盐。这三种化合物均是通过高温熔液法合成的。其中，化合物LiRb2LaB2O6与著名的多孔材料MOF-5(分子式为Zn4O(BDC)3，BDC=1，4-benzenedicarboxylate)具有类似的拓扑结构。此外，该化合物具有较低的紫外截止边(＜190nm)和适中的双折射率（实验值0.040@589.3nm，计算值0.038@589.3nm）。LiRb2LaB2O6还表现出较好的热学稳定性和水稳性，是一种新的具有MOF-5拓扑结构和短的紫外截止边的稀土硼酸盐。 除了基于镧的稀土硼酸盐外，本文还探索了钪硼酸盐和镥硼酸盐体系。其中，ScCaO(BO3)和ScCdO(BO3)是两种同构的非一致熔融化合物，三维结构由共平面的[BO3]基团和[ScO6]、[CaO6]/[CdO6]八面体基团构成。漫反射光谱表明，其紫外截止边分别为230nm，249nm。这两种化合物还表现出高的热稳定性。