[发明专利]六方相硒化铟晶体及其在二阶非线性光学上的应用

说明书

本发明公开了一种六方相硒化铟晶体及其在二阶非线性光学上的应用，化学式为In₂Se₃，分子量为466.52，其单晶属于六方晶系，空间群为P6₅，晶胞参数为：a=b=7.1231(3)Å,c=19.393(2)Å,α=β=90°，γ=120°,V=852.12(10)ų,Z=6。通过高温固相法获得In₂Se₃晶体，硒化铟晶体展现出了优异的非线性光学性能，In₂Se₃晶体粉末呈现较大的倍频效应，约为AgGaS₂的1.5倍，且在2100 nm激光下可实现相位匹配；其抗激光损伤阈值为AgGaS₂的7.3倍，可应用在中远红外波段的探测器和激光器的重要器件。

技术领域

本发明涉及一种非线性光学晶体六方相In₂Se₃、合成方法及其用途，属于光学晶体材料技术领域。

背景技术

二阶非线性光学晶体因其实现激光频率转换可调，成为激光器的重要部件。按照其应用波段主要分为深紫外区、紫外可见近红外区和中远红外区的非线性光学晶体材料。目前已经商业化的非线性光学晶体材料主要有：KDP (KH₂PO₄)、KTP (KTiOPO₄)、BBO (β-BaB₂O₄)、LBO (LiB₃O₅)等晶体，基本已满足在紫外可见近红外光区的应用需求，而对于中远红外区的非线性光学晶体还相当匮乏。目前商业化的红外非线性光学晶体包括黄铜矿结构AgGaQ₂ (Q = S, Se)和ZnGeP₂。但是这些材料自身存在的缺陷严重限制了它们的应用范围。鉴于红外非线性光学晶体在红外探测、激光通讯、红外激光制导等领域的广泛应用，开发设计新型的红外非线性光学晶体，在民用科技和军事装备具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种六方相硒化铟晶体及其在二阶非线性光学上的应用。

本发明制备的硒化铟晶体，化学式为In₂Se₃，分子量为466.52，其单晶属于六方晶系，空间群为P6₅，晶胞参数为：a = b = 7.1231(3) Å, c = 19.393(2) Å, α = β = 90 °，γ = 120 °, V = 852.12(10) ų, Z = 6。

本发明提供了六方相In₂Se₃的合成方法，主要步骤：

S1，将氧化铟、硼粉和硫粉按1 : 2 : 3比例称量；

S2，添加助熔剂，其添加量与反应物的总质量比为1:1~ 1:10；

S3，将物料充分混合研磨压片后，真空下，在850~1000℃煅烧反应48小时以上，以4~6℃/小时的速度降至室温，洗涤，干燥后得到纯相的In₂Se₃晶体。