[发明专利]Cs2GeB4O9化合物及其单晶体

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型非线性光学晶体材料。

背景技术

近年来，随着紫外激光在半导体光刻，生物医学，激光光谱学等科技领域的应用，全固态紫外激光系统迅速发展，以其体积小巧，性能稳定，光束质量高，维护费用低等优势，在紫外激光波段大有取代准分子激光器的趋势。因此，作为全固态紫外激光系统的核心部件，能产生紫外谐波的非线性光学晶体具有广泛的应用前景。目前，已报道的大量非线性光学晶体中，可用于紫外激光输出的非线性光学晶体主要集中在硼酸盐体系中，有β-BaB₂O₄ （BBO）， LiB₃O₅ (LBO)， CsLiB₆O₁₀ (CLBO)，YAl₃(BO₃)₄ (YAB)，KBe₂(BO₃)F₂ （KBBF）等。但是这些晶体在实际应用中，也都存在一定的缺陷。BBO由于双折射率过大，使接收角较小，故对输入的基频光的质量要求特别高量；LBO由于双折射率小，相位匹配范围受到限制，其最短倍频输出波长为276nm；CLBO 由于易于潮解，使用时需要特别保护；YAB由于含Al的原料中常含有Fe，导致生长得到的晶体在紫外区的透过率较低；KBBF则由于结构中的层状特性，导致很难生长获得足够厚的高质量晶体。因此，进一步探索新型的紫外波段的非线性光学晶体，以弥补现有晶体的不足，将会有力的推动全固态紫外激光系统及相关科学、技术领域的发展。

硼氧基团具有丰富的构型，而将具有多样的几何配位构型的锗引入到硼酸盐中，将会形成全新的硼锗氧复合基团，得到结构更为丰富硼酸盐衍生体系硼锗酸盐，同时，硼锗酸盐还将保持硼酸盐具有较大非线性光学效应和较低紫外截止边的优势。因此，开展硼锗酸盐的探索，是寻找新型紫外非线性光学晶体的一条有效途径。近年来，已有一系列硼锗酸盐非线性光学晶体材料被报道，如K₂GeB₄O₉·2H₂O，K₂B₂Ge₃O₁₀，CsB₃GeO₇，RbGeB₃O₇，Rb₂GeB₄O₉，Rb₄Ge₃B₆O₁₇等。基于已报道的研究，我们进一步开展碱金属硼锗酸盐非线性光学晶体材料的探索工作，发现一例新的非线性光学晶体Cs₂GeB₄O₉，并成功生长得到大尺寸单晶体。相关工作，至今未见文献报道。

发明内容

本发明的目的: (1) 提供一种化合物，该化合物由以下分子式代表：Cs₂GeB₄O₉; (2)提供化合物Cs₂GeB₄O₉的制备方法; (3)提供一种单晶体，其化学式为Cs₂GeB₄O₉; (4) 提供化合物Cs₂GeB₄O₉单晶体的生长方法; (5) 提供化合物Cs₂GeB₄O₉单晶体的用途。

本发明的技术方案如下：

本发明提供化学式为Cs₂GeB₄O₉的化合物,该化合物属于四方晶系，空间群为，晶胞参数为，α = β = γ = 90°，Z = 2，晶胞体积为。

本发明提供了该化合物的制备方法，包括如下步骤：将含Cs、Ge、B的化合物原料按Cs、Ge、B摩尔比为2:1:4比例称量，混合均匀后，采用高温固相合成法，在700～820 ℃烧结，冷却至室温，即可获得化合物Cs₂GeB₄O₉。