【摘 要】
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二阶非线性光学晶体材料是一类非常重要的功能材料,在激光通讯、光学信息处理、集成电路和军事技术等方面有着广泛的用途,因为二阶非线性光学晶体通过光学参量震荡（OPO）、倍频（SHG）或者差频（DFG）等非线性频率转换技术,对已有的成熟的激光光源进行频率转换从而得到新的激光输出。其中硫属化合物由于具有较大的二阶非线性光学系数和宽红外透过波段从而得到了广泛应用。目前在中远红外波段应用的材料主要是黄铜矿型的
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二阶非线性光学晶体材料是一类非常重要的功能材料,在激光通讯、光学信息处理、集成电路和军事技术等方面有着广泛的用途,因为二阶非线性光学晶体通过光学参量震荡（OPO）、倍频（SHG）或者差频（DFG）等非线性频率转换技术,对已有的成熟的激光光源进行频率转换从而得到新的激光输出。其中硫属化合物由于具有较大的二阶非线性光学系数和宽红外透过波段从而得到了广泛应用。目前在中远红外波段应用的材料主要是黄铜矿型的晶体,例如Ag Ga S2、Ag Ga Se2、Zn Ge P2等。这些晶体的非线性光学系数虽然很大,但由于能量转换效率不高、激光损伤阈值低以及受晶体光学质量和尺寸大小的限制而得不到广泛的应用。因此探索合成具备非线性系数大,激光损伤阈值高的新型非线性材料,成为红外非线性材料的重要研究方向。在本论文中,我们通过在已知化合物中选取具有潜在开发价值的硫属化合物体系,并尝试通过引入d10闭壳电子结构的过渡金属元素离子,由于姜泰勒效应的存在这些金属离子一般会倾向于形成畸变的四面体不对称单元,从而用于设计合成非线性光学材料。此外,研究表明含磷的硫属化合物中磷硫原子可以形成很多不同的结构单元,大大丰富了设计合成非线性光学材料的可能性。因此,在本论文中我们合成了一系列含d10过渡金属元素的非心磷硫化合物,详细讨论了它们的合成、晶体结构、光学性质以及通过一部分理论计算与分析详细讨论了合成得到的新型化合物非线性响应的来源,具体工作如下:1、通过单位点的异价取代策略基于母体化合物Cu3PS4合成得到了一系列新型的四元类金刚石结构磷硫化合物Cu6-2xZnxP2S8,其中对于Cu5Zn0.5P2S8的各项相关性能进行了详细的研究分析讨论。研究分析表明在相同的测试条件下,Cu5Zn0.5P2S8的二阶非线性响应峰值达到了其母体化合物的十倍,进一步的对电子结构进行理论计算发现Cu5Zn0.5P2S8的非线性效应主要来自于[（Cu/Zn）S4],[Cu S4]和[PS4]四面体结构的协同作用。2、考察尺寸效应对于Cu3PS4的性能影响研究,探索合成一系列化学计量比为Cu6-2xCdxP2S8的晶体材料。经过对产物晶体的粉末X射线衍射分析发现只有在x值为0.8时可以得到晶体纯相,并且通过等离子体发射光谱实验辅助验证了晶体中的元素比例,最终合成得到了“Cu4.4Cd0.8P2S8”的新型四元硫磷化合物。
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