三元AGa5S8(A=K,Rb,Cs):通过“一替多取代”策略制备的红外非线性光学材料(英文)

作者：陈文发; 姜小明; 裴绍敏; 张铭枢; 刘彬文^*; 郭国聪^*

来源：Science China-Materials, 2023, 66(02): 740-747.

目前,商用的红外非线性光学晶体材料,如具有类金刚石结构的硫属化合物AgGaQ2(Q=S, Se),具有强的非线性光学系数.然而,相对较低的抗激光损伤阈值制约了其在高能激光领域的应用.以类金刚石结构的闪锌矿ZnS为模板,我们通过“一替多取代”策略,即[SZn46++5Zn2+?A++5Ga3+](A=K、Rb和Cs),采用固相合成方法,获得了三元晶体AGa5S8 (A=K、Rb和Cs).极性结构的AGa5S8保持了类金刚石阴离子骨架框架,非线性光学功能基元GaS4四面体以平行排列的方式堆积,使其具有高的相位匹配倍频强度(1.1–1.2×AgGaS2);另外,含有高正电性A+阳离子使其表现出3.10–3.37 eV的宽带隙,进而提高抗激光损伤阈值(9.3–12.4×AgGaS2).晶体AGa5S8 (A=K、Rb和Cs)是第一个具有大倍频响应(≥1.0×AgGaS2)和宽带隙(≥3.0 eV)的三元含碱金属的硫属化合物,满足了优秀红外非线性光学材料的严格要求.此外,“一替多取代”策略在类金刚石结构演变中具有重要意义,并为获得新非线性光学材料提供了良好的机遇.

• 单位
  中国科学院大学; 结构化学国家重点实验室