汞的鹵化物作為新型中紅外二階非線性光學(xué)晶體材料的研究.pdf

1、非線性光學(xué)晶體材料在激光領(lǐng)域具有十分重要的作用，是高新技術(shù)的關(guān)鍵材料之一。當(dāng)前商業(yè)化的中紅外波段非線性光學(xué)晶體材料存在一個(gè)顯著的缺點(diǎn)——激光損傷閾值較低，這使得它們的應(yīng)用范圍受到了一定的限制。因此，探索具有較高激光損傷閾值的新型中紅外非線性光學(xué)晶體材料是目前非線性光學(xué)材料領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。
　　本工作的研究目標(biāo)是探索具有較高激光損傷閾值的新型中紅外非線性光學(xué)晶體材料，研究的對(duì)象是以Hg為中心原子的鹵化物，主要考慮到以下幾點(diǎn):1

2、）汞為重金屬元素，鹵素原子也為原子質(zhì)量很大的元素，它們形成的鹵化物可能具有很好的紅外透過(guò)范圍;2）鹵化物多為絕緣體，通常具有較大帶隙，與之對(duì)應(yīng)的激光損傷閾值也會(huì)較高;3）含有汞的鹵化物在物理和化學(xué)方面均具有良好的穩(wěn)定性。
　　本論文共分為四章，各章的主要內(nèi)容和成果如下:
　　第一章主要介紹了二階非線性光學(xué)晶體的基本知識(shí)，介紹并總結(jié)了近年來(lái)無(wú)機(jī)非線性光學(xué)晶體材料的最新研究進(jìn)展。在此基礎(chǔ)上，提出了本論文的設(shè)計(jì)思想和研究?jī)?nèi)容，并且

3、簡(jiǎn)要敘述了各章節(jié)的主要內(nèi)容。
　　第二章基于RbCdI3·H2O的優(yōu)缺點(diǎn)，即它具有較大的二階非線性光學(xué)效應(yīng)系數(shù)和帶隙值，但是由于該化合物帶有結(jié)晶水，可能會(huì)限制它的應(yīng)用。于是我們決定以Hg為中心元素，以RbI和HgI2為原料，采用溶液法合成了一個(gè)新的三元鹵化物RbHgI3。測(cè)試表明RbHgI3具有很強(qiáng)的二階非線性光學(xué)效應(yīng)，約為KDP的14倍，能夠?qū)崿F(xiàn)相位匹配。同時(shí)該化合物具有較寬的透過(guò)范圍0.484～79μm，此外它的熱分解溫度為1

4、10℃，帶隙大小為2.56eV，激光損傷閾值為28.3MW/cm2。因此RbHgI3是一種潛在的可應(yīng)用于中紅外波段的非線性光學(xué)晶體材料。
　　第三章在乙醇溶液中，采用部分取代的方法制備了新相HgBr2晶體。為了加以區(qū)分，我們將之前文獻(xiàn)報(bào)道的HgBr2命名為α-HgBr2，將新得到的HgBr2命名為β-HgBr2。通過(guò)X-射線單晶衍射測(cè)試分析證實(shí)了β-HgBr2的結(jié)構(gòu)，測(cè)試了它的非線性光學(xué)性質(zhì)及其它性質(zhì)。化合物的粉末二階非線性光學(xué)效

5、應(yīng)為KDP的9倍，它的激光損傷閾值為290MW/cm2，約為商業(yè)化的AgGaS2的10倍。它的透光范圍為0.38～32.3μm，熱分解溫度約為140℃。綜上所述，β-HgBr2是一種潛在的可應(yīng)用于中紅外波段的非線性光學(xué)晶體材料。
　　第四章以KHgBr3·H2O為模板，設(shè)計(jì)合成了化合物KHgI3·H2O，該化合物為已知物，但未見報(bào)道其非線性光學(xué)性質(zhì)。為了研究化合物結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，通過(guò)單晶X-射線衍射實(shí)驗(yàn)重新確定了它的結(jié)構(gòu)。粉末倍