一种红外非线性光学单晶体硫碲铟钡的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于红外非线性光学材料领域。
【背景技术】
[0002] 红外及中远红外非线性光学材料，在民用和军事方面有潜在的广泛用途，如激光 器件、红外波段激光倍频、远程传感、红外激光制导、红外激光雷达、光电对抗等。
[0003] 目前，3~20 ym固态中，远红外波段激光的产生主要是基于非线性光学原理及红 外非线性光学晶体变频技术。现成熟的红外非线性光学晶体主要有化GeP2，AgGaS2，AgGaSe2 等。该些晶体都已在民用高科技领域和军事装备中起到关键性的作用，但是目前的该些晶 体在综合性能上还不能达到人们理想的水平，随着技术的不断发展与进步，对红外非线性 晶体的要求也在不断提高，因此，对于新型红外非线性晶体的探索，在民用高科技产业和提 升军事装备都具有重要的战略意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种硫蹄铜领单晶及其制备方法和用途。
[0005] 本发明的目的通过如下方式实现的：
[0006] 一种硫蹄铜领单晶体，其化学式为BaglnJeAS,，单胞参数为a= 39.1100) A, b= 4.3763(3) A, c= 7.3452(6) A.
[0007] 根据本发明，所述硫蹄铜领单晶体，其中，V=1257.18(17)A3, Z = 2。
[000引根据本发明，所述硫蹄铜领单晶体，属正交晶系，空间群Imm2。其分子量为 1880.75。
[0009] 根据本发明，在晶体结构中，[InSsTes广和[Iri2S3Te2]4l月离子分别在b方向形成 平行的链，Ba2+填充在多面体形成的空隙中，并维持电荷平衡，形成一维结构。
[0010] 粉末红外倍频实验表明，硫蹄铜领炬aJnJeAS,)具有优良的红外非线性光学性 能，在2. 05 ym激光照射下，有很强的1. 025 ym倍频光输出，其粉末（粒度74-106 ym) SHG (二次谐波效应）强度略低于相应粒度AgGaSs，但BasInJeAS,在红外波段透过范围上具 有显著优势，相对于AgGaSaO. 45-13微米，AgGaSe2〇. 7-18微米W及化GePaO. 7-12微米的透 过波段，BaJnJeAS,达到了 0. 57-25微米的宽透过波段。
[0011] 本发明还提供了一种制备所述硫蹄铜领单晶体的方法，包括：将BaS，In, Te与S混 合，置于真空密闭容器中，在850°C -950°C恒温处理，得到单晶。
[001引根据本发明，在上述制备方法中，所述BaS: In: Te: S元素摩尔比为5 ;4 ;4 ;2。
[0013] 根据本发明，将BaS，In, Te与S混合均匀后，放入石墨相蜗，再装入石英管中，抽真 空后封口，置于高温炉中。
[0014] 根据本发明，在上述制备方法中，优选在850°C -950°C恒温20-60小时，之后缓慢 降至室温。进一步优选的，用五十小时使温度达到850°C，并且在850°C恒温=十小时，然后 w-定速率降至室温。
[0015] 本发明进一步提供了所述硫蹄铜领单晶体的用途，其用于激光器件、红外通讯、红 外波段激光倍频等领域。硫蹄铜领是一种极性晶体，具有重要的应用价值。
【附图说明】：
[0016] 图1为硫蹄铜领晶体的沿C轴方向的结构图；
[0017] 图2为粒度为74-106 y m的硫蹄铜领与相应粒度AgGaSsSHG强度比较图；
[00化]图3为硫蹄铜领与AgGaSs、AgGaSes及aiGeP 2红外波段透过范围比较图。
【具体实施方式】
[0019] 本发明通过下述实施例进行详细说明。但本领域技术人员了解，下述实施例不是 对本发明保护范围的限制。任何在本发明基础上做出的改进和变化，都在本发明的保护范 围之内。
[0020] 实施例1 ;硫蹄铜领单晶体的制备
[002U 按BaS: In:Te:S元素摩尔比为5 ;4 ;4 ;2,称取BaS，In, Te与S混合均匀，放入石墨 相蜗，再装入石英管中，抽真空后封口，置于高温炉中，用五十小时使温度达到850°C，并且 在850°C恒温=十小时，然后W-定速率缓慢降至室温，获得红色块状晶体。通过单晶X射 线衍射分析，表明该化合物为硫蹄铜领，晶体参数如下：
[002引单胞参数为3=39.]10(3)1，6=4.3763(3)46=7.3452(6)1，（1=6 = 丫 =90，V=1257.18y7)A-、，Z = 2。空间群 Imm2。分子量为 1880. 75。
[0023] 所述晶体结构如附图1所示。
[0024] 粉末红外倍频实验表明，本实施例中的硫蹄铜领单晶体在2. 05 y m激光照射下， 有强的1.025 ym倍频光输出，同时具有很宽的红外波段透过范围，表明其具有优良的红外 非线性光学性能。
[0025] 对所制备的单晶体的粉末（粒度74-106 ym)SHG(二次谐波效应）强度进行检测， 检测结果参见图2,从图中可W看出，其粉末（粒度74-106 ym)SHG强度略低于相应粒度 AgGaSs。
[0026] 将所制备的单晶体的粉末与邸r臥1:100比例溜合后研磨巧匀，并压成薄片状测 试其红外透过率，测试结果表明其具有宽的红外透过范围，图3为硫蹄铜领与几种商用红 外非线性光学晶体红外透过率比较图。
【主权项】
1. 一种硫碲铟钡单晶体，其特征在于，其化学式为Ba5In4Te 4S7，单胞参数为a= 39.110(3) A, b= 4.3763(3) A, c= 7.3452(6) A. 〇
2. 根据权利要求1所述的硫碲铟钡单晶体，其中，所述的单晶体具有如下参数： V= 1257.18(17)A3, Z = 2〇
3. 根据权利要求1所述的硫碲铟钡单晶体，其中所述单晶体属正交晶系，空间群1_2。
4. 权利要求1-3中任一项所述的硫碲铟钡单晶体的制备方法，包括如下步骤：将BaS， In，Te与S混合，置于真空密闭容器中，在850°C _950°C恒温处理，得到单晶。
5. 根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述BaS:In:Te:S元素摩尔比为5 :4 :4 :2。
6. 根据权利要求4所述的制备方法，其中，将BaS，In, Te与S混合均匀后，放入石墨坩 埚，再装入石英管中，抽真空后封口，置于高温炉中。
7. 根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述恒温处理为在850°C -950恒温20-60 小时，之后缓慢降至室温。进一步优选的，用五十小时使温度达到850°C，并且在850°C恒温 三十小时，然后以一定速率降至室温。
8. 权利要求1-3中任一项所述的硫碲铟钡单晶体的用途，其可用于激光器件、红外通 讯、红外波段激光倍频等领域。
【专利摘要】本发明涉及一种红外非线性光学单晶体硫碲铟钡及其制备和应用。硫碲铟钡(分子式：Ba5In4Te4S7)，分子量为1880.75,属正交晶系，空间群Imm2，单胞参数为α＝β＝γ＝90°,Z＝2。采用密封真空石英管及石墨坩埚高温反应法制备。实验测定其粉末(粒74-106μm)SHG强度略低于相应粒度AgGaS2，硫碲铟钡晶体在红外波段透过方面具有显著优势，达到了0.57-25微米的宽波段透过范围，表明硫碲铟钡晶体具有优良的红外非线性光学性能。
【IPC分类】C30B29-46, G02F1-355, C30B1-10
【公开号】CN104630891
【申请号】CN201510074995
【发明人】程文旦, 谭德明, 罗中箴, 林晨升, 张 浩, 张炜龙
【申请人】中国科学院福建物质结构研究所
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月12日