化合物硫锡锶和硫锡锶红外光学晶体及制备方法和应用

本发明涉及化合物硫锡锶和硫锡锶红外光学晶体及制备方法和应用，属于红外光电功能晶体材料领域。

背景技术：

1、红外光晶体应用包括双折射晶体和非线性光学晶体材料。

2、非线性光学晶体材料，根据其透过波段的范围可将其分为三大类：一、紫外及深紫外波段非线性光学材料；二、可见光及近红外波段非线性光学材料；三、红外及中远红外非线性光学材料。本发明的工作属于可见光及中远红外非线性光学材料。该波段的非线性光学晶体彩料具有广泛的用途，如在激光变频器见、红外激光雷达、激光通讯、红外滤光器件、光电对抗等方面的应用。

3、到目前为止，3-20μm固态中远红外波段激光的产生主要基于非线性光学原理及红外非线性光学晶体变频技术而得。红外非线性光学晶体市场上，常见的红外非线性光学晶体主要有aggas2，aggase2，cdgep2等。尽管这些晶体都已在民用生产生活高科技领域和军事装备中得到作用，但是这些晶体材料也有自身的缺点，且在综合性能上还无法达到人们理想的要求，随着技术的发展与要求的提高，对性能更加优异的红外非线性晶体的需求更加紧迫，因此对于新型中远红外非线性晶体的探索，在民用高科技产业和提升军事装备方面都具有重要的战略意义，而且晶体材料合成与生长是该方向的一种巨大挑战。

4、双折射是指一束光投射到晶体表面上产生两束折射光的现象，产生这种现象的根本原因在于晶体材料的光学各向异性。光在光学非均质体(如立方系以外的晶体)中传播时，除了个别特殊的方向(沿光轴方向)外，会改变其振动特点，分解为两个电场矢量振动方向互相垂直，传播速度不同，折射率不等的两束偏振光，这种现象称为双折射，能够产生双折射现象的晶体称为双折射晶体。晶体的双折射性质是光电功能材料晶体的重要光学性能参数，利用双折射晶体的特性可以得到线偏振光，实现对光束的位移等，从而使得双折射晶体成为制作光隔离器、环形器、光束位移器、光学起偏器和光学调制器等光学元件的关键材料。

5、根据当前无机双折射晶体材料发展情况，目前市面上已有的yvo4,caco3,linbo3和α-bab2o4等双折射材料，几乎可以满足从紫外到近红外(ir)波长范围的要求。然而，金属和氧形成的m-o键的本征吸收限制了它们在更长的波长范围的应用(＞5μm)。硫属化合物由于具有较宽的红外透过范围，且覆盖了重要的红外大气窗口，被认为是制备红外功能材料的优异体系。因此，对红外双折射材料的研究具有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供化合物硫锡锶和硫锡锶红外光学晶体及制备方法和应用。该化合物的化学式为sr2sns4，分子量为422.17，为硫锡锶单晶颗粒，具有两个相，均属于正交晶系，空间群分别为pnma命名为α-sr2sns4和ama2命名为β-sr2sns4；该晶体的化学式为sr2sns4，分子量为422.17，为硫锡锶单晶颗粒，均属于正交晶系，空间群分别为pnma命名为α-sr2sns4和ama2命名为β-sr2sns4；其中α-sr2sns4晶胞参数为单胞体积为β-sr2sns4晶胞参数为单胞体积为通过高温熔融自发结晶法制成，其结构均由[sns4]和[srs7]基团组成。

2、本发明所述的一种化合物硫锡锶，该化合物的化学式为sr2sns4，分子量为422.17，为硫锡锶单晶颗粒，具有两个相，均属于正交晶系，空间群分别为pnma命名为α-sr2sns4和ama2命名为β-sr2sns4，其中α-sr2sns4晶胞参数为单胞体积为β-sr2sns4晶胞参数为单胞体积为采用真空密封石英管高温熔融法制成。

3、一种硫锡锶红外光学晶体，该晶体的化学式为sr2sns4，分子量为422.17，为硫锡锶单晶颗粒，具有两个相，均属于正交晶系，空间群分别为pnma命名为α-sr2sns4和ama2命名为β-sr2sns4，其中α-sr2sns4晶胞参数为单胞体积为β-sr2sns4晶胞参数为单胞体积为

4、所述的硫锡锶红外光学晶体的制备方法，采用真空密封石英管高温熔融自发结晶法制备，具体操作按下列步骤进行：

5、a、在含水量和含氧气量均0.1ppm的密闭容器为充有惰性气体为氮气的手套箱内，按摩尔比2:1:3称取硫化锶、单质锡和单质硫混合均匀，放入干净的石墨坩埚中，然后装入石英玻璃管中，将石英管在真空度为10-5-10-3pa抽真空后封口；

6、b、将步骤a中的封好的石英管放入高温炉中，从室温加热到200℃，时间6小时，保温6小时；然后从200℃升温至810℃，时间6小时，保温60小时，得到α-sr2sns4；从200℃升温至850℃，时间6小时，保温60小时得到β-sr2sns4；

7、c、将步骤b中得到的α-sr2sns4和β-sr2sns4分别以5℃/h的速率冷却至室温后取出样品，即得到α-sr2sns4和β-sr2sns4粉末状红外光学晶体材料。

8、所述硫锡锶涉及的α-sr2sns4和β-sr2sns4红外光学晶体在制备红外波段激光调制晶体、红外电-光装置、红外通讯器件或红外激光制导器件中的用途。

9、本发明所述的化合物硫锡锶和硫锡锶红外光学晶体及制备方法和应用，该晶体空间群分别为pnma命名为α-sr2sns4和ama2命名为β-sr2sns4，其结构中sn均为四配位，形成[sns4]四面体，该基团与[srs7]形成三维网状结构。α-sr2sns4和β-sr2sns4两种晶体都有优异的红外光学性能，α-sr2sns4基于hse06泛函的计算带隙为3.21ev，1064nm处计算双折射为0.123。β-sr2sns4晶体具有优异的非线性性能，1064nm的激光下，倍频效应是硫镓化银(aggas2)的一半。通过第一性原理计算表明，β-sr2sns4的hse06带隙为3.67ev，在1064nm处双折射率为0.064，具有潜在的双折射和非线性光学应用价值。

技术特征：

1.一种化合物硫锡锶，其特征在于该化合物的化学式为sr2sns4，分子量为422.17，为硫锡锶单晶颗粒，具有两个相，均属于正交晶系，空间群分别为pnma 命名为α-sr2sns4和ama2命名为β-sr2sns4，其中α-sr2sns4晶胞参数为a = 11.2443(3) å, b = 8.8625(3) å, c =7.6143(3) å，单胞体积为758.78(4) å3； β-sr2sns4晶胞参数为a = 9.977(1) å, b =10.311(2) å, c = 7.2432(10) å，单胞体积为745.13 å3，采用真空密封石英管高温熔融法制成。

2.一种硫锡锶红外光学晶体，其特征在于该晶体的化学式为sr2sns4，分子量为422.17，为硫锡锶单晶颗粒，具有两个相，均属于正交晶系，空间群分别为pnma 命名为α-sr2sns4和ama2命名为β-sr2sns4，其中α-sr2sns4晶胞参数为a = 11.2443(3) å, b = 8.8625(3) å,c = 7.6143(3) å，单胞体积为758.78(4) å3； β-sr2sns4晶胞参数为a = 9.977(1) å, b =10.311(2) å, c = 7.2432(10) å，单胞体积为745.13 å3，采用真空密封石英管高温熔融自发结晶法制成。

3.一种如权利要求2所述的硫锡锶红外光学晶体的制备方法，其特征在于采用真空密封石英管高温熔融自发结晶法制备，具体操作按下列步骤进行：

4.如权利要求2所述的硫锡锶涉及的α-sr2sns4和β-sr2sns4红外光学晶体在制备红外波段激光调制晶体、红外电-光装置、红外通讯器件或红外激光制导器件中的用途。

技术总结
本发明提供化合物硫锡锶和硫锡锶红外光学晶体及制备方法和应用。所述化合物的化学式为Sr<subgt;2</subgt;SnS<subgt;4</subgt;，分子量为422.17，为硫锡锶单晶颗粒，该晶体的化学式为Sr<subgt;2</subgt;SnS<subgt;4</subgt;，分子量为422.17，具有两个相，均属于正交晶系，空间群分别为Pnma（命名为α‑Sr<subgt;2</subgt;SnS<subgt;4</subgt;）和Ama2（命名为β‑Sr<subgt;2</subgt;SnS<subgt;4</subgt;），其中，α‑Sr<subgt;2</subgt;SnS<subgt;4</subgt;晶胞参数为a=11.2443(3)Å,b=8.8625(3)Å,c=7.6143(3)Å，单胞体积为758.78(4)Å<supgt;3</supgt;；β‑Sr<subgt;2</subgt;SnS<subgt;4</subgt;晶胞参数为a=9.977(1)Å,b=10.311(2)Å,c=7.2432(10)Å，单胞体积为745.13Å<supgt;3</supgt;。采用高温熔融自发结晶法制成。α‑Sr<subgt;2</subgt;SnS<subgt;4</subgt;基于HSE06泛函的计算带隙为3.21eV，1064nm处计算双折射为0.123；β‑Sr<subgt;2</subgt;SnS<subgt;4</subgt;基于HSE06泛函的计算带隙为3.67eV，在1064 nm处计算双折射为0.064，在2090 nm的激光下，倍频效应是硫镓化银（AgGaS<subgt;2</subgt;）的一半，具有潜在的双折射和非线性光学的应用价值。

技术研发人员：潘世烈,储冬冬,杨志华,李广卯
受保护的技术使用者：中国科学院新疆理化技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15