新疆理化所含鉛磷酸鹽非線性光學(xué)晶體材料研究獲進(jìn)展

　　非線性光學(xué)晶體是固態(tài)激光器必不可少的部分，廣泛應(yīng)用于激光技術(shù)、光學(xué)通訊、光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和光信號(hào)處理等方面。利用非線性光學(xué)晶體的性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)各種激光的頻率轉(zhuǎn)換，是開(kāi)辟新的激光光源的根本途徑。為了探索紫外/深紫外非線性光學(xué)晶體材料，在設(shè)計(jì)合成時(shí)優(yōu)先會(huì)考慮堿金屬，堿土金屬硼酸鹽體系。近幾年來(lái)，由于磷酸鹽材料具有短紫外截止邊的優(yōu)勢(shì)，成為探索紫外/深紫外非線性光學(xué)晶體材料的研究體系之一。

　　中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所新型光電功能材料實(shí)驗(yàn)室潘世烈研究團(tuán)隊(duì)近年來(lái)致力于新型非線性光學(xué)晶體的研究。該團(tuán)隊(duì)在前期非線性光學(xué)晶體材料的研究成果的基礎(chǔ)上，在磷酸鹽體系中引入具有二階姜泰勒效應(yīng)的金屬陽(yáng)離子Pb和堿金屬，通過(guò)高溫熔液法成功獲得了非線性光學(xué)晶體材料APb2(PO3)5 (A = K, Rb, Cs)。透過(guò)光譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三者當(dāng)中的化合物KPb2(PO3)5，紫外截止邊達(dá)到了177nm，這是迄今為止含鉛的非線性光學(xué)晶體材料當(dāng)中紫外截止邊最短的化合物。倍頻實(shí)驗(yàn)表明，化合物KPb2(PO3)5的倍頻效應(yīng)是0.5倍KDP，化合物RbPb2(PO3)5為0.3倍KDP，并且在1064nm下能夠?qū)崿F(xiàn)相位匹配。與已知的化合物RbBa2(PO3)5相比較，化合物KPb2(PO3)5的雙折射有了顯著的增大（在589.3 nm下雙折射值為0.03）。

　　為了闡明含鉛的非線性光學(xué)晶體KPb2(PO3)5具有如此短的紫外截止邊，科研人員通過(guò)第一性原理對(duì)該材料的性質(zhì)做了理論計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，化合物的能帶組成成分當(dāng)中，在價(jià)帶的頂部幾乎看不到Pb-6p 和O-2p 軌道的雜化。根據(jù)立體化學(xué)機(jī)理，化合物KPb2(PO3)5當(dāng)中的Pb原子立體活性極弱，這也是該化合物的紫外截止邊藍(lán)移的原因。這一工作為設(shè)計(jì)紫外深紫外非線性光學(xué)晶體材料提供了新的思路。

　　相關(guān)研究成果以封面文章的形式發(fā)表在《材料化學(xué)學(xué)報(bào)C》（J. Mater. Chem. C）上，并被評(píng)為2016年該雜志熱門(mén)文章（Hot Papers）之一。潘世烈研究團(tuán)隊(duì)博士研究生買(mǎi)爾哈巴·阿不都熱合曼為論文第一作者。

　　該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。