[发明专利]Ba3P3O10Br 单晶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一类新型含孤立的三聚磷酸根的深紫外非线性光学晶体材料及其制备方法，属于无机非线性光学材料领域。

背景技术

随着193 nm光刻技术和微、纳米精细激光加工的发展，超高能量分辨率光电子能谱仪和光电子发射显微镜等现代化仪器对于深紫外激光源（小于200 nm）的强烈需求，以及化学反应动力学等基础研究对深紫外相干光源的迫切要求，发展全固态深紫外激光光源已经成为科学界研究的热点和难点。目前能够产生深紫外相干光源的途径主要有：同步辐射光源和准分子激光器，然而，两种方式都存在应用的瓶颈，前者不能小型化，而且光束的单色性不好，要获得特定狭带波长的效率过低。而后者主要问题是光束的线宽、模式达不到上述仪器的要求，而且操作十分不便。因此，现阶段如何获得光束质量好、线宽窄的深紫外相干激光光源是激光科学界面临的一个主要问题。上世纪九十年代，科学家们发现利用高功率可见、近红外全固态激光器为基频光源，通过非线性光学晶体的多级变频技术，能够产生深紫外相干光源，并且是一个非常有效的途径。因此寻找能够产生深紫外相干光源的非线性光学晶体，是当前研究的一个热点难点问题。研究表明此类晶体应该满足以下要求：（1）晶体在紫外区的截止边，至少应达到150 nm附近；（2）晶体必须具有大的双折射率，从而能实现宽波段的相位匹配，一般要大于或等于0.06。

已知的非线性光学晶体几乎都不满足以上两个条件，如 β–BaB₂O₄(BBO)、LiB₃O₅(LBO)、CsB₃O₅ (CBO)、CsLiB₆O₁₀ (BRBO)、KTiPO₄ (KTP)、KH₂PO₄ (KDP)和LiNbO₃ 等都不满足以上两个条件。现阶段能够产生深紫外相干光的非线性光学晶体只有KBe₂BO₃F₂，然而由于其大晶体生长受到其层状结构的影响而生长困难，因此离大规模应用还有一定距离。因此发现新型的深紫外非线性光学晶体是迫在眉睫的科学大事。由于此类晶体研究主要集中在硼酸盐体系，我们关注磷酸盐体系，利用三聚磷酸根离子与卤素离子、碱土金属的复合，合成出了新型的可能在深紫外具有应用前景的非线性光学晶体。

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：Ba₃P₃O₁₀Br; (2)提供化合物Ba₃P₃O₁₀Br的制备方法; (3)提供一种单晶体，其化学式为Ba₃P₃O₁₀Br; (4) 提供化合物Ba₃P₃O₁₀Br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Ba₃P₃O₁₀Br的化合物,该化合物属于正交晶系，空间群为P2₁2₁2₁，晶胞参数为，α = β = γ = 90°，Z = 4，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：此化合物是由化学计量比的反应物BaO，P₂O₅ 和BaBr₂在助熔剂CsBr帮助下通过高温固相合成而得到，在850℃烧结，降温后，即可获得化合物Ba₃P₃O₁₀Br。此合成方法的创新点在于利用助熔剂降低了反应温度，同时由于此反应是在密闭系统中进行，进而有效地抑制了P₂O₅的挥发。