【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硫酸锌铷化合物及硫酸锌铷非线性光学晶体的制备方法和利用该晶体制作的非线性光学器件。
技术介绍
1、波长在200至150nm之间的深紫外相干光，因其在半导体光刻、激光微加工和现代科学仪器中的潜在应用，而变得越来越重要。对于固态激光器，获得深紫外相干光是通过非线性光学晶体的级联变频技术实现的。然而，对于适用的深紫外非线性光学晶体，它必须满足以下苛刻的结构和性能要求，包括i)非中心对称结构；ii)大二阶非线性光学系数(dij)，至少与kdp的d36相当；iii)深紫外区域的高透明度，紫外线截止波长尽可能短；和iv)易于生长、无毒、化学稳定性和良好的机械性能。然而，上述一些属性矛盾的是，宽禁带材料往往表现出较小的倍频响应，因此设计和合成深紫外非线性光学晶体仍然是一个巨大的挑战。
技术实现思路
1、针对现有技术的上述问题，本专利技术的目的之一是提供硫酸锌铷化合物，以至少提供一种新的制备深紫外非线性光学晶体材料。
2、本专利技术提供的硫酸锌铷化合物，分子式为rb2zn2s3o12，不具有对称中心，结晶于单斜晶系，空间群p21，晶胞参数为z＝2，单胞体积
3、本专利技术目的之二是提供硫酸锌铷化合物的制备方法，所述硫酸锌铷化合物采用固相反应法或水热法或溶液法按下列任意化学反应式制备：
4、1)rb2so4+2znso4→rb2zn2s3o12
5、2)rb2o+2znso4+h2so4→rb2zn2s3o12+h2o
6、3
7、4)rb2co3+2zno+2h2so4→rb2zn2s3o12+h2o+co2↑
8、5)rb2co3+2znco3+3h2so4→rb2zn2s3o12+3h2o+3co2↑。
9、本专利技术目的之三是提供硫酸锌铷的非线性光学晶体，所述硫酸锌铷的非线性光学晶体分子通式为rb2zn2s3o12，不具有对称中心，结晶于单斜晶系，空间群p21，晶胞参数为z＝2，单胞体积
10、本专利技术目的之四是提供硫酸锌铷非线性光学晶体的制备方法，所述制备方法为高温溶液法或水热法或溶液法生长硫酸锌铷非线性光学晶体。
11、进一步的，所述高温熔液法生长硫酸锌铷非线性光学晶体步骤如下：
12、a、将硫酸锌铷化合物单相多晶粉末与助熔剂混合均匀，将其加热至温度300-800℃，恒温一段时间，得到混合熔液，再降温至温度200-650℃，其中化合物硫酸锌铷单相多晶粉末与助熔剂的摩尔比为1:0-20；
13、b、制备硫酸锌铷籽晶：步骤a得到的混合熔液缓慢降至室温，自发结晶获得硫酸锌铷籽晶；
14、c、将盛有步骤a制得混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中，将步骤b得到的籽晶固定于籽晶杆上，从晶体生长炉顶部下籽晶，先预热籽晶杆，将籽晶下至接触混合熔液液面或混合熔液中进行回熔，恒温一段时间，再缓慢降至饱和温度；
15、d、继续缓慢降温，并旋转籽晶杆进行晶体的生长，待单晶生长到所需尺度后，将晶体提离混合熔液表面，并缓慢降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可得到硫酸锌铷非线性光学晶体。
16、进一步的，步骤a为将铷化合物、含锌化合物和含硫化合物的混合物或含铷化合物、含锌化合物和含硫化合物与助熔剂的混合物加热至温度350-800℃，恒温一段时间，得到混合熔液，再降温至温度200-650℃，其中含铷化合物、含锌化合物和含硫化合物与助熔剂的摩尔比为1.5-3.5:1.5-3.5:1.5-7:0-30。
17、进一步的，所述助熔剂为碳酸铷、硝酸铷、硫酸铷、草酸铷、氟化铷、氯化铷、溴化铷、氧化铷、氢氧化铷、碳酸锌、硝酸锌、硫酸锌、草酸锌、氧化锌、氢氧化锌、氟化锌、氯化锌、溴化锌中的至少一种或多种。
18、进一步的，所述硫酸锌铷化合物单相多晶粉末采用固相合成法制备，包括以下步骤：将铷化合物、含锌化合物和含硫化合物混合，采用固相反应法制得所述化合物硫酸锌铷，含铷化合物中元素铷、含锌化合物中元素锌、含硫化合物中元素硫的摩尔比为1.5-3.5:1.5-3.5:1.5-7；
19、将铷化合物、含锌化合物和含硫化合物原料混合均匀，研磨后放入马弗炉中，预烧排除原料中的水分和气体，冷却至室温，取出研磨之后放入马弗炉中煅烧，升温至250-700℃，恒温一段时间，冷却至室温，取出经研磨制得硫酸锌铷单相多晶粉末。
20、进一步的，所述水热法生长硫酸锌铷非线性光学晶体步骤如下：
21、a、将含铷化合物、含锌化合物和含硫化合物加入到高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，再加入去离子水0.1-50ml或矿化剂0.1-50g，使其充分混合均匀，得到混合液，其中含铷化合物、含锌化合物和含硫化合物摩尔比为1.5-3.5:1.5-3.5:1.5-7；
22、b、将步骤a中混合溶液所在的聚四氟乙烯内衬的盖子旋紧，再装入相应的高压反应釜中，将反应釜活塞旋紧；
23、c、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，升温至120-330℃，恒温一段时间，再冷却至室温；
24、d、打开高压反应釜，将含有晶体的溶液过滤，即得到透明的硫酸锌铷非线性光学晶体。
25、进一步的，所述溶液法生长硫酸锌铷非线性光学晶体步骤如下：
26、a、将含铷化合物、含锌化合物和含硫化合物加入到烧杯中再加入去离子水0.1-1000ml，将溶液搅拌至澄清；
27、b、将烧杯置于加热台上，温度加热到25-400℃，一段时间后得到硫酸锌铷非线性光学晶体。
28、本专利技术的目的之五是提供硫酸锌铷非线性光学晶体的应用，所述应用包括非线性光学器件，所述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，其中的非线性光学晶体为硫酸锌铷晶体，分子式为rb2zn2s3o12。
29、硫酸锌铷属于碱金属硫酸盐，碱金属硫酸盐通常具有较大的带隙，其紫外线透射率范围可扩展到约150nm，是探索uv或duv光学晶体的候选材料。此外，碱金属硫酸盐具有熔点低、溶解度高的性质，因此可以采用高温溶液法、水热法、水溶液法进行合成，且其合成条件较为温和。因此，本专利技术设计合成碱金属硫酸盐是设计深紫外非线性光学材料的有效手段。
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1.硫酸锌铷化合物，其特征在于，所述硫酸锌铷化合物的分子式为Rb2Zn2S3O12，不具有对称中心，结晶于单斜晶系，空间群P21，晶胞参数为Z＝2，单胞体积
2.权利要求1所述硫酸锌铷化合物的制备方法，其特征在于，所述硫酸锌铷化合物采用固相反应法或水热法或溶液法制备，所述制备方法按下列任意一种化学反应式制备：
3.权利要求1所述硫酸锌铷的非线性光学晶体，其特征在于，所述硫酸锌铷非线性光学晶体的分子通式为Rb2Zn2S3O12，不具有对称中心，结晶于单斜晶系，空间群P21，晶胞参数为Z＝2，单胞体积
4.权利要求3所述硫酸锌铷非线性光学晶体的制备方法，其特征在于，所述硫酸锌铷非线性光学晶体的制备方法为高温溶液法或水热法或溶液法生长硫酸锌铷非线性光学晶体。
5.根据权利要求4所述硫酸锌铷非线性光学晶体的制备方法，其特征在于，所述高温熔液法生长硫酸锌铷非线性光学晶体步骤如下：
6.根据权利要求5所述硫酸锌铷非线性光学晶体的制备方法，其特征在于，步骤a为将铷化合物、含锌化合物和含硫化合物的混合物或含铷化合物、含锌化合物和含硫化合
7.根据权利要求4所述硫酸锌铷非线性光学晶体的制备方法，其特征在于，所述硫酸锌铷化合物单相多晶粉末采用固相合成法制备，包括以下步骤：将铷化合物、含锌化合物和含硫化合物混合，采用固相反应法制得所述化合物硫酸锌铷，含铷化合物中元素铷、含锌化合物中元素锌、含硫化合物中元素硫的摩尔比为1.5-3.5:1.5-3.5:1.5-7；
8.根据权利要求4所述硫酸锌铷非线性光学晶体的制备方法，其特征在于，所述水热法生长硫酸锌铷非线性光学晶体步骤如下：
9.根据权利要求4所述硫酸锌铷非线性光学晶体的制备方法，其特征在于，所述溶液法生长硫酸锌铷非线性光学晶体步骤如下：
10.权利要求3-9任意一项所述硫酸锌铷非线性光学晶体的应用，其特征在于，包括非线性光学器件，所述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，所述非线性光学晶体采用所述硫酸锌铷晶体。
...【技术特征摘要】
1.硫酸锌铷化合物，其特征在于，所述硫酸锌铷化合物的分子式为rb2zn2s3o12，不具有对称中心，结晶于单斜晶系，空间群p21，晶胞参数为z＝2，单胞体积
2.权利要求1所述硫酸锌铷化合物的制备方法，其特征在于，所述硫酸锌铷化合物采用固相反应法或水热法或溶液法制备，所述制备方法按下列任意一种化学反应式制备：
3.权利要求1所述硫酸锌铷的非线性光学晶体，其特征在于，所述硫酸锌铷非线性光学晶体的分子通式为rb2zn2s3o12，不具有对称中心，结晶于单斜晶系，空间群p21，晶胞参数为z＝2，单胞体积
4.权利要求3所述硫酸锌铷非线性光学晶体的制备方法，其特征在于，所述硫酸锌铷非线性光学晶体的制备方法为高温溶液法或水热法或溶液法生长硫酸锌铷非线性光学晶体。
5.根据权利要求4所述硫酸锌铷非线性光学晶体的制备方法，其特征在于，所述高温熔液法生长硫酸锌铷非线性光学晶体步骤如下：
6.根据权利要求5所述硫酸锌铷非线性光学晶体的制备方法，其特征在于，步骤a为将铷化合物、含锌化合物和含硫化合物的混合物或含铷化合物、含锌化合物和含硫化合物与助熔剂的混合物加热至温度350-800...
【专利技术属性】
技术研发人员：周柳江，丁凯轩，李苏燕，徐静莎，丁以民，杨硕，张小锋，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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