[发明专利]深紫外非线性光学磷酸盐晶体NaBa2

说明书

本发明提供一种磷酸盐化合物，所述化合物的分子式为NaBa₂P₂O₇Cl。所述化合物为非线性光学晶体。优选地，所述晶体具有非中心对称结构，空间群为P4bm，晶胞参数为：α＝γ＝β＝90°,本发明提供了NaBa₂P₂O₇Cl化合物及其制备方法，化合物NaBa₂P₂O₇Cl晶体具有SHG性能好，带隙大等优点，在空气中比较稳定，不溶于水也不溶于乙醇，是一种新的深紫外非线性光学磷酸盐材料。NaBa₂P₂O₇Cl的合成方法新颖、简单、大大缩短了合成周期。

技术领域

本发明属于晶体材料领域，具体涉及一种深紫外非线性光学磷酸盐晶体NaBa₂P₂O₇Cl及其制备方法与用途。

背景技术

二次谐波产生(SHG)是一种非线性光学(NLO)，通过介质(即NLO材料)的非线性效应，可以将固定频率的激光束转化为倍频光。非线性光学材料的关键特征是具有非中心对称(NCS)结构。根据透明域的不同，我们可以在红外(IR，780nm以上)，紫外-可见(UV-vis，200–780nm)和深紫外(DUV， 200nm以下)等不同的光学领域应用不同的非线性光学材料。其中，在深紫外光学领域下应用的非线性光学材料是近年来在科学研究和实际应用中探索的重点领域之一，对于波长短于200nm的相干光在很多领域迫切需要，如193nm 光刻，微纳米技术的发展，精密激光工艺，超高能量分辨率光电子能谱和光电子发射显微镜等现代仪器，化学反应动力学基础研究等。

非线性光学材料的传统固相合成法是在绝水绝氧的环境(例如手套箱)中称量合成原料，并将原料放入石英管，对石英管抽真空和熔封，最后进行高温煅烧获得目标产物。迄今为止，深紫外非线性光学晶体主要包括非线性光学硼酸盐和磷酸盐。硼酸盐一直以来是探索深紫外非线性光学材料的重点。到目前为止，KBe₂BO₃F₂(KBBF)晶体是唯一可以在实际应用中直接倍频产生深紫外激光的非线性光学晶体。但是由于它的分层习惯使得晶体生长困难和铍元素的致癌毒性限制了它的应用。

此外，2014年首次发现了深紫外非线性磷酸盐，即Ba₃P₃O₁₀X(X＝Cl，Br)。这之后激起了科研工作者们探索深紫外非线性光学磷酸盐的热潮。其中，已经合成和进行研究的非线性磷酸盐包括LiCs₂PO₄，RbBa₂(PO₃)₅，Ba₅P₆O₂₀， MgM₄(P₂O₇)₃(M＝K，Rb)等等。据统计，合成这些磷酸盐都需要大约两周及以上的时间，且很多晶体存在倍频系数低或者带隙较小等问题。

然而，深紫外光源在半导体照相平印术、激光精细加工、科学仪器等方面的需求日益迫切，探索深紫外非线性光学晶体迫在眉睫。因此，探索合成新型的深紫外非线性光学材料具有非常重大的科研意义和应用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种非线性光学磷酸盐晶体 NaBa₂P₂O₇Cl及其制备方法，本发明提供的晶体可以用于深紫外光学领域。制备得到的晶体具有较大的非线性响应和较宽的透明范围，能够实现相位匹配，具有较大带隙；并且采用固相合成的方法制备该晶体，该方法简便易行，合成时间大大缩短等等。

本发明提供如下技术方案：