(NH4)3Sc3P3O10F7化合物、非线性光学晶体及其制法和用途

本发明涉及一种(nh4)3sc3p3o10f7化合物、非线性光学晶体及其制法和用途。

背景技术：

0、技术背景

1、近年来，深紫外激光光源(λ<200nm)在激光加工技术、生物医学、精密科学研究设备和激光高分辨率光刻等重要领域得到了持续的应用。全固态激光器因其在尺寸、使用方法和光束质量方面的优势，成为深紫外激光应用的最佳选择。此时，作为深紫外全固态激光器的核心器件，深紫外(duv)非线性光学(nlo)材料的性能已成为深紫外激光器产生和应用的关键。因此，深紫外非线性光学材料已成为当前国内外的研究热点。

2、经过多年的不懈努力，目前已成功发现众多uv和duv nlo材料，包括硼酸盐、碳酸盐、硝酸盐和磷酸盐等。但是，在众多已发现的nlo材料中，仅有kbe2bo3f2(kbbf)晶体可以实现深紫外相位匹配输出。尽管如此，由于铍的强分层倾向和急性毒性，高品质kbbf的工业生产仍然受到限制。因此，探索具有优良性能的新型深紫外非线性光学晶体仍然是迫切而必要的。

技术实现思路

1、本发明提供了(nh4)3sc3p3o10f7化合物、(nh4)3sc3p3o10f7非线性光学晶体及其制法和用途。本发明获得了(nh4)3sc3p3o10f7非线性光学晶体，该晶体具有较短的紫外吸收截止边、适中的非线性光学效应和双折射率，物理化学性能稳定和机械性能好等优点，可用于制作非线性光学器件；有望在例如激光致盲武器、光盘记录、激光投影电视、光计算和光纤通讯等领域中得到应用。

2、本发明的技术方案如下：

3、一、一种(nh4)3sc3p3o10f7的化合物，所述的(nh4)3sc3p3o10f7化合物的化学式为(nh4)3sc3p3o10f7。

4、二、本发明提供一种(nh4)3sc3p3o10f7非线性光学晶体，该晶体的化学式为(nh4)3sc3p3o10f7，属于单斜晶系，空间群为ia，晶胞参数α＝90°，β＝114.068(1)°，γ＝90°，z＝4。

5、该晶体的基本结构是两个sco3f3和一个sco4f2组成的sc3o10f5三聚体与po3f四面体连接形成二维层，sco4f2与po4四面体共享氧原子与相邻层连接，po4四面体过p-o-sc键连接到每一层，共同形成了一个新的三维框架，nh4+填充在层与层之间以维持整个三维结构的平衡。

6、三、一种(nh4)3sc3p3o10f7非线性光学晶体的制备方法，采用简便的溶液法制备所述的(nh4)3sc3p3o10f7化合物，具体包括如下依序进行的步骤：

7、(1)将sc(no3)3·xh2o、lif、nh4f、h3po4、三乙胺、去离子水放入高压反应釜中，然后以10-100℃/小时的速率升温到220-230℃并保温72-76小时即可得到含有(nh4)3sc3p3o10f7非线性光学晶体的水溶液；其中，sc(no3)3·xh2o、lif、nh4f、h3po4、三乙胺、去离子水的比例为0.5632g：0.063g：0.1g：1ml：2ml：6ml；

8、(2)室温下，使用去离子水冲洗步骤(1)得到的水溶液即可得到所述的(nh4)3sc3p3o10f7非线性光学晶体。

9、本发明的(nh4)3sc3p3o10f7非线性光学晶体的用途，包括作为非线性光学器件使用。

10、优选地，所述(nh4)3sc3p3o10f7非线性光学晶体在制备产生深紫外倍频激光输出的用途。

11、优选地，所述(nh4)3sc3p3o10f7非线性光学在制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器中的用途。

12、优选地，所制备的非线性光学器件包含将至少一束入射电磁辐射通过至少一块(nh4)3sc3p3o10f7非线性光学晶体后，产生至少一束频率不同于入射电磁辐射的输出辐射的装置。

13、较之前的现有技术，本发明具有如下有益效果：

14、(1)所获得的(nh4)3sc3p3o10f7非线性光学晶体具有较短的紫外吸收截止，约为200nm、适中的双折射率，约0.011@550nm、适中的非线性光学效应，约为商业化非线性光学晶体kdp的0.65倍左右。

15、(2)该(nh4)3sc3p3o10f7非线性光学晶体可用于制作非线性光学器件；

16、(3)本发明非线性光学晶体制作的非线性光学器件有望用于若干军事和民用高科技领域中，例如激光致盲武器、光盘记录、激光投影电视、光计算和光纤通讯等。

技术特征：

1.一种(nh4)3sc3p3o10f7的化合物，其特征在于：所述的(nh4)3sc3p3o10f7化合物的化学式为(nh4)3sc3p3o10f7。

2.一种(nh4)3sc3p3o10f7非线性光学晶体，其特征在于：该晶体的化学式为(nh4)3sc3p3o10f7，属于单斜晶系，空间群为ia，晶胞参数为α＝90°，β＝114.068(1)°，γ＝90°，z＝4。

3.根据权利要求2所述的一种(nh4)3sc3p3o10f7非线性光学晶体的制备方法，其特征在于：包括如下依序进行的步骤：

4.根据权利要求2所述的一种(nh4)3sc3p3o10f7非线性光学晶体的用途，其特征在于：所述的(nh4)3sc3p3o10f7非线性光学晶体制作非线性光学器件。

5.一种非线性光学器件，其特点在于：包括根据权利要求2所述的(nh4)3sc3p3o10f7非线性光学晶体。

技术总结本发明涉及一种(NH4)3Sc3P3O10F7化合物、(NH4)3Sc3P3O10F7晶体用于制作非线性光学器件的用途。分子量为1610.73，属于单斜晶系，空间群为Ia，晶胞参数为α＝90°，β＝114.068(1)°，γ＝90°，Z＝4；其具有宽的带隙，约为6.22eV、适中的双折射率，约0.011@550nm以非线性光学响应，约为商业化非线性光学晶体KDP的0.65倍左右该晶体可用于制作非线性光学器件。本发明有如下有益效果：具有操作简便、成本低、污染少、所用原料毒性低、生长周期短、物理化学性能稳定等优点；该晶体可用于制作非线性光学器件。技术研发人员：罗军华,赵三根,陈闪闪受保护的技术使用者：中国科学院福建物质结构研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/5