紅外非線性光學(xué)單晶體硫錫鋇的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開紅外非線性光學(xué)單晶體硫錫鋇的合成及應(yīng)用。該單晶體分子式：Ba8Sn4S15，分子量為2054.53,屬正交晶系，空間群Pca21，單胞參數(shù)為a=28.727(5)b=8.5220(14)c=25.438(4)α=β=γ=90°,V=6227.5(18)Z=8。采用密封真空石英管及石墨坩堝高溫反應(yīng)法制備。硫錫鋇晶體具有優(yōu)良的紅外非線性光學(xué)性能，實驗測定其粉末（粒度25—45μm）SHG強度約為相應(yīng)粒度AgGaS2的10倍。
【專利說明】紅外非線性光學(xué)單晶體硫錫鋇
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于紅外非線性光學(xué)材料及其制備。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外及中遠紅外非線性光學(xué)材料，在民用和軍事方面有潛在的廣泛用途，如激光 器件、紅外波段激光倍頻、遠程傳感、紅外激光制導(dǎo)、紅外激光雷達、光電對抗等。
[0003]目前，3?20 固態(tài)中、遠紅外波段激光的產(chǎn)生主要是基于非線性光學(xué)原理及紅 外非線性光學(xué)晶體變頻技術(shù)。現(xiàn)成熟的紅外非線性光學(xué)晶體主要有ZnGeP2，AgGaS2，AgGaSe2 等。這些晶體都已在民用高科技領(lǐng)域和軍事裝備中起到關(guān)鍵性的作用，但是目前的這些晶 體在綜合性能上還不能達到人們理想的水平，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，對紅外非線性 晶體的要求也在不斷提高，因此，對于新型紅外非線性晶體的探索，在民用高科技產(chǎn)業(yè)和提 升軍事裝備都具有重要的戰(zhàn)略意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一在于制備硫錫鋇單晶。
[0005]本發(fā)明的目的之二在于制備硫錫鋇粉末。
[0006]本發(fā)明制備的硫錫鋇單晶體，其化學(xué)式為Ba8Sn4S15，分子量為2054. 53，屬正 交晶系，空間群 Pca2i，單胞參數(shù)為 a=28.727(5) A, b=8. 5220(14) A, c=25. 438(4) A,
a=^ = y=90° ,V=6227. 5(18) A，Z=8。該晶體結(jié)構(gòu)中，錫原子有兩種不同的化合價Sn2+和
Sn4+。Sn2+以三角錐構(gòu)型存在，并且形成[SnS3]4_陰離子；Sn4+以[SnS4]4_陰離子構(gòu)型存在。 在晶體結(jié)構(gòu)中，[SnS3]4lP [SnS4]41A離子處于孤立狀態(tài)，Ba2+填充在多面體形成的空隙中， 并維持電荷平衡，形成零維結(jié)構(gòu)。
[0007]粉末紅外倍頻實驗表明，硫錫鋇（Ba8Sn4S15)具有優(yōu)良的紅外非線性光學(xué)性能，在 2. 05um激光照射下，有很強的1. 025 u m倍頻光輸出，其粉末(粒度25 (粒度25— 45 u m) SHG強度約為相應(yīng)粒度AgGaS2的10倍。
[0008]硫錫鋇作為一種極性晶體，預(yù)期在激光器件、紅外通訊、紅外波段激光倍頻等高科 技領(lǐng)域中，具有重要的應(yīng)用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1.硫錫鋇晶體的沿b軸方向的結(jié)構(gòu)圖；詳細結(jié)構(gòu)如上文描述。
[0010]圖2.硫錫鋇的純相粉末圖；實驗值與理論值吻合較好，說明得到的粉末樣品為純 相。
[0011]圖3.硫錫鋇SHG強度比較圖，在實驗測定其粉末(粒度25-45 u m)SHG強度約為相 應(yīng)粒度AgGaS2的10倍。
[0012]圖4.硫錫鋇相位匹配圖；從圖中可以看出，硫錫鋇不是I類相位匹配的?！揪唧w實施方式】
[0013]實施例1硫錫鋇單晶體制備。
[0014]按Ba: Sn: S元素摩爾比為8:4:15，稱取Ba，Sn與S混合均勻，放入石墨坩堝，再裝入石英管中，抽真空后封口，置于高溫爐中于650°C反應(yīng)數(shù)小時，再于800°C恒溫數(shù)十小時，最后緩慢降至室溫，獲得較多紅色塊狀晶體。通過單晶X射線衍射分析，表明該化合物為硫錫鋇，晶體參數(shù)如上所述，結(jié)構(gòu)如附圖1所示。
[0015]實施例2硫錫鋇多晶粉末制備
[0016]按Ba: Sn: S元素摩爾比為8:4:15，稱取Ba，Sn與S混合均勻，放入石墨坩堝，再裝入石英管中，抽真空后封口，置于高溫爐中于750°C恒溫數(shù)十小時，再緩慢降至室溫，獲得紅色多晶粉末。
【權(quán)利要求】
1.紅外非線性光學(xué)單晶體硫錫鋇，其化學(xué)式為Ba8Sn4S15，分子量為2054.53，屬正交晶系，空間群 PcaZ1，單胞參數(shù)為 a=28.727(5) A, b=8.5220(14) A, c=25.438(4) A,α = β = y =90°，V=6227.5(18) A3，Z=8。
2.—種權(quán)利要求1所述的硫錫鋇單晶體的制備方法，包括如下步驟:以BaS，Sn與S為原料，按Ba: Sn: S元素摩爾比為8:4:15，置于石墨坩堝及石英管中，抽真空后封口，用五十小時使溫度達到800°C，并且在800°C恒溫六十小時，然后以一定速率降至室溫，獲得塊狀紅色晶體。
3.—種權(quán)利要求1的硫錫鋇單晶體材料用于制備紅外波段激光變頻器件以及近紅外濾光器件，紅外激光雷達。
【文檔編號】C30B29/46GK103590108SQ201310557862
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月9日
【發(fā)明者】羅中箴, 林晨升, 程文旦, 張煒龍, 張 浩 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所