我國(guó)發(fā)現(xiàn)新型無(wú)鈹深紫外非線性光學(xué)晶體材料

　　深紫外激光由于波長(zhǎng)短、加工精度高的優(yōu)點(diǎn)，在半導(dǎo)體光刻、激光光電子能譜儀和激光切割等方面具有重要應(yīng)用。目前，KBe2BO3F2(KBBF)是唯一能實(shí)際輸出深紫外激光的非線性光學(xué)(NLO)晶體，但是，KBBF含劇毒鈹元素且其晶體層狀生長(zhǎng)習(xí)性嚴(yán)重。因此，急需探索新型深紫外NLO晶體材料。

　　福建物構(gòu)所中科院光電材料化學(xué)與物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室羅軍華課題組在國(guó)家自然科學(xué)杰出青年基金和海西研究院“團(tuán)隊(duì)百人”趙三根副研究員主持的海西研究院“春苗”人才專項(xiàng)等項(xiàng)目資助下，利用配位能力相近的Li+和Al3+取代有毒的Be2+，設(shè)計(jì)合成了一種新型無(wú)鈹深紫外NLO材料K3Ba3Li2Al4B6O20F(KBLABF)。KBLABF基本繼承了著名的深紫外NLO晶體Sr2Be2B2O7(Nature， 1995， 373， 322)的雙層結(jié)構(gòu)，其層狀結(jié)構(gòu)單元繼承了KBBF和Sr2Be2B2O7晶體中[BO3]3-活性功能基元的有利排列方式，從而保留了KBBF和Sr2Be2B2O7良好的光學(xué)性能，其透光范圍低至190 nm，在1064 nm處NLO倍頻效應(yīng)約為KH2PO4標(biāo)準(zhǔn)樣品的1.5倍并且相位匹配;同時(shí)，其層狀結(jié)構(gòu)單元之間通過(guò)Ba-O鍵緊密連接，使得KBLABF晶體克服了層狀生長(zhǎng)習(xí)性(目前生長(zhǎng)出的KBLABF晶體c向厚度最高達(dá)8mm，大大超過(guò)了目前KBBF的最大厚度)。同時(shí)，厘米級(jí)KBLABF透明單晶的獲得證實(shí)該晶體克服了Sr2Be2B2O7晶體的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性問(wèn)題。因此，該材料成為新一代深紫外NLO晶體的優(yōu)秀候選材料。該課題組與中科院理化所林哲帥研究員合作，對(duì)其光學(xué)性質(zhì)和聲子譜作了第一性原理理論計(jì)算，其結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合。相關(guān)研究成果已發(fā)表在J. Am. Chem. Soc.(2016， 138， 2961-2964)上并已申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)枺?01610015381.x)和PCT專利(申請(qǐng)?zhí)枺篜CT/CN2016/076020)。