【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硫锡锶钠化合物、晶体材料、制备方法及其用，属于非线性光学材料领域。
技术介绍
1、具有非线性光学效应的晶体称为非线性光学晶体。这里非线性光学效应是指倍频、和频、差频、参量放大等效应。只有不具有对称中心的晶体才可能有非线性光学效应。利用晶体的非线性光学效应，可以制成二次谐波发生器上、下频率转换器，光参量振荡器等非线性光学器件。激光器产生的激光可通过非线性光学器件进行频率转换，从而获得更多有用波长的激光，使激光器得到更广泛的应用。根据材料应用波段的不同，可以分为紫外光区、可见和近红外光区、以及中红外光区非线性光学材料三大类。可见光区和紫外光区的非线性光学晶体材料已经能满足实际应用的要求；如在二倍频(532nm)晶体中实用的主要有ktp(ktiop4)、bbo(β-bab2o4)、lbo(lib3o5)晶体；在三倍频(355nm)晶体中实用的有bbo、lbo、cbo可供选择。
2、而红外波段的非线性晶体发展比较慢；红外光区的材料大多是abc2型的黄铜矿结构半导体材料，红外非线性晶体的光损伤阈值太低和晶体生长困难，直接影响了实际使用。中红外波段非线性光学晶体在光电子领域有着重要的应用，例如它可以通过光参量振荡或光参量放大等手段将近红外波段的激光(1.064μm)延伸到中红外区；也可以对中红外光区的重要激光(如co2激光，10.6μm)进行倍频，这对于获得波长连续可调的激光具有重要意义。因此寻找优良性能的新型红外非线性光学晶体材料已成为当前非线性光学材料研究领域的难点和前沿方向之一。
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术提出了一种硫锡锶钠化合物、晶体材料、制备方法及其用途。
2、本专利技术目的在于提供一种硫锡锶钠化合物，其化学式为na2srsns4。
3、需要说明的是，在本专利技术所述的技术方案中，采用钠和锶该两种金属元素，是为了利用该两种阳离子的协同效应，以提高本案最终晶体材料的带隙宽度，尤其是采用钠和锶是因为二者的离子半径接近，有利于让活性阴离子基团趋于一致排列，形成r3c极性结构，r3c极性结构有利于提高材料的非线性光学效应。
4、此外，需要指出的是，虽然有其他类似金属元素，但是由于其配位形式不同，使得即使相同化合价的元素也不能够随意替换本案的元素配比，即使随意替换了，也无法得到类似本案的晶体材料性能。
5、本领域内技术人员应当知晓的是，元素替换形式包括了同价取代和和异价取代。同价取代是化合价相同，配位形式也要类似。相同化合价的阳离子，也存在不同配位，譬如，在硫属化合物里，钠一般是多配位，锂一般是四配位，而本领域内技术人员应当知晓的是，四配位被六配位和七配位取代，这个难度很大，因此，即使是同一主族的元素，也无法简单通过元素替换就可以得到类似的化合物。
6、而对于异价取代，由于其元素配列组合形式更为多样，如何选取组合本身就是本领域内研究热点，因此，本案专利技术人在兼顾化合价以及配位形式的综合考量下，通过大量实验以及理论研究才获得本案的化合物。
7、本案化合物是一种同时存在碱金属又存在碱土金属的四配位体系零维硫化物。本案专利技术人利用碱金属和碱土金属的协同作用，有助于提高带隙并平衡二阶谐波产生(second-harmonic generation)效应(简称shg效应)。此外，由于本案的化合物同时存在碱金属和碱土金属，a/m的比值较大(其中，a为碱金属或碱土金属元素，m为四配位元素)，产生零维结构，零维结构在四配位体系当中是比较少的，有望获得比较大的带隙和平衡shg效应。
8、本专利技术的另一目的在于提供上述硫锡锶钠化合物的制备方法，所述制备方法的步骤如下：
9、将含na物质、含sr物质、含sn物质以及含s物质按照摩尔比na:sr：sn：s＝2:1:1:4的比例配料并混合均匀，反应得到所述的硫锡锶钠化合物，其中，所述硫锡锶钠化合物为粉末状na2srsns4化合物。
10、优选地，反应为固相反应，固相反应具体如下：
11、将含na物质、含sr物质、含sn物质以及含s物质按比例配料后混合研磨，置入容器(如石英管)内，抽真空至10-5～10-3pa后用将容器(如石英管)熔化封装，放入马弗炉中，缓慢升至850℃～950℃，其升温速率为10～50℃/小时，恒温36～48小时，待冷却后取出炉内的样品，将样品重新研磨混匀，再置于石英管中抽真空封装，在马弗炉内于850℃～900℃烧结18～24小时，将烧结的样品取出，放入研钵中捣碎研磨得粉末状na2srsns4化合物。
12、其中，优选方案为：抽真空至10-3pa后用将石英管熔化封装，放入马弗炉中，缓慢升至850℃～950℃，其升温速率为10～50℃/小时，恒温48小时，待冷却后取出炉内的样品，将样品重新研磨混匀，再置于石英管中抽真空封装，在马弗炉内于850℃～900℃烧结24小时，将烧结的样品取出，放入研钵中捣碎研磨得粉末状na2srsns4化合物。
13、优选地，所述含na物质包括钠单质和/或钠的硫化物，其中，钠的硫化物为na2s；
14、含sr物质包括锶单质和/或锶的硫化物，其中，锶的硫化物优选为srs；
15、含sn物质包括锡单质和/或锡的硫化物，其中，锡的硫化物优选为sns2；
16、含s物质包括单质硫、钠的硫化物、锶的硫化物和锡的硫化物的至少其中之一。
17、本专利技术再一目的在于提供一种晶体材料，所述晶体材料的化学式为na2srsns4，该晶体材料具有非中心对称结构，属三方晶系，空间群为r3c，其晶胞参数为：α＝β＝90°，γ＝120°，z＝18，
18、本专利技术又一目的在于提供晶体材料在制备红外波段激光调制晶体、红外电-光装置、红外通讯器件或红外激光制导器件中的用途。
19、本专利技术还有一个目的在于提供一种红外激光器，所述红外激光器包括光学器件元件，所述光学器件元件采用上述的晶体材料制备获得。
20、所述红外激光器工作时，至少一束入射电磁辐射通过至少一块含有该晶体材料的光学器件产生至少一束频率不同于入射电磁辐射的输出辐射。本专利技术还有一个目的在于提供上述的晶体材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
21、步骤a：制备获得粉末状na2srsns4化合物；
22、步骤b：将上述的粉末状na2srsns4化合物采用高温熔体自发结晶法或坩埚下降法制备na2srsns4晶体。
23、优选地，当所述步骤b采用高温熔体自发结晶法时，具体步骤为：将粉末状na2srsns4化合物置入容器(如石英玻璃管)中抽真空至10-5～10-3pa(优选为10-3pa)后，用氢氧焰封装后置于管式生长炉中，缓慢升至950℃～980℃(优选为980℃)，恒温48-96小时(优选为48小时)，以3～5℃/h的速率缓慢降温至室温，得到na2srsns4晶体；
24、当所述步骤b采用坩埚下降法时，具体步骤为：将粉末状na2srsn本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硫锡锶钠化合物，其特征在于，其化学式为Na2SrSnS4。
2.如权利要求1所述的硫锡锶钠化合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法的步骤如下：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述反应为固相反应，固相反应具体如下：
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述含Na物质包括钠单质和/或钠的硫化物；
5.一种晶体材料，其特征在于，所述晶体材料的化学式为Na2SrSnS4，该晶体材料具有非中心对称结构，属三方晶系，空间群为R3c，其晶胞参数为：α＝β＝90°，γ＝120°，Z＝18，
6.如权利要求5所述的晶体材料在制备红外波段激光调制晶体、红外电-光装置、红外通讯器件或红外激光制导器件中的用途。
7.一种红外激光器，其特征在于，所述红外激光器包括光学器件元件，所述光学器件元件采用如权利要求5所述的晶体材料制备获得。
8.如权利要求5所述的晶体材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，当所述步骤B
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，当所述步骤B采用坩埚下降法时，晶体完全熔化后进行退火处理，以30～100℃/h的速率降温至室温。
...【技术特征摘要】
1.一种硫锡锶钠化合物，其特征在于，其化学式为na2srsns4。
2.如权利要求1所述的硫锡锶钠化合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法的步骤如下：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述反应为固相反应，固相反应具体如下：
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述含na物质包括钠单质和/或钠的硫化物；
5.一种晶体材料，其特征在于，所述晶体材料的化学式为na2srsns4，该晶体材料具有非中心对称结构，属三方晶系，空间群为r3c，其晶胞参数为：α＝β＝90°，γ＝120°，z＝18，
6.如权利要求5所述的晶体材料在制备红外波段激光调制晶体、红外电-光装置、红外通讯器件或红外激光制导器件中的用...
【专利技术属性】
技术研发人员：梅大江，党君惠，殷慧琳，武瑕，马梦洁，刘阳，李乾坤，吴远东，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：
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