【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机非线性光学材料，具体涉及一种含稀土基无机化合物及其制备方法与用途。
技术介绍
1、二阶非线性光学(nlo)晶体是一类非常重要的功能材料，在激光通讯、光学信息处理、集成电路和军事技术等方面有着广泛的用途。一般来讲，理想的二阶nlo晶体必须满足如下的条件：(1)大的二阶倍频系数；(2)高的激光损伤阈值；(3)大小适当的双折射率；(4)宽的光学透过范围；(5)良好的物理化学性能及机械性能等。二阶非线性光学材料根据其物化性能可分为无机非线性光学材料、有机非线性光学材料、高分子非线性光学材料和有机金属络合物非线性光学材料。目前市场化的二阶nlo晶体绝大部分都是无机非线性光学材料，根据其应用波段的不同，可以分为紫外光波段、可见光波段以及红外光波段三大类。其中紫外和可见光波段的二阶nlo晶体材料已经能够满足实际应用的要求。
2、目前商业化的红外二阶nlo晶体主要为黄铜矿类型材料，例如aggas2、 aggase2和zngep2，但该类材料由于低的光学带隙所带来的一系列性能缺陷影响了它们的实际应用范围。优异的红外二阶nlo晶体材料要求兼具大的二阶倍频系数(>0.5×aggas2)和宽的光学带隙(eg>3.5ev)。然而，材料的二阶倍频系数与光学带隙存在反比关系。因此，如何实现材料二阶倍频系数和宽的光学带隙的性能平衡成为探索性能优异的新型红外二阶nlo晶体材料的难点和热点。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种稀土基无机化合物，所述稀土基无机化合物具有如下所
2、re3[ga3o3s3][ge2o7]；
3、其中，re选自稀土金属元素pr、nd、sm、gd中的至少一种。
4、根据本专利技术的实施方案，所述稀土基无机化合物为晶体，其晶体属于六方晶系，空间群为其晶体的晶胞参数为：α＝90°，β＝90°，γ＝90°。示例性地，所述稀土基无机化合物的光学晶体的晶胞参数为：α＝90°，β＝90°，γ＝90°。
5、根据本专利技术的实施方案，所述稀土基无机化合物的晶体的激光损伤阈值范围为50～150mw/cm2。
6、根据本专利技术的实施方案，所述稀土基无机化合物晶体的倍频强度是aggas2的0.5～1.5倍。
7、根据本专利技术的实施方案，所述稀土基无机化合物的晶体具有混合维度结构，所述混合维度结构主要是由六元环的[ga3o3s6]功能基元组成的一维链和离散分布的[ge2o7]二聚体构成，稀土金属以离子形式(例如re3+)分散填充在所述混合维度结构的空隙之中，作为电荷平衡。
8、本专利技术还提供上述稀土基无机化合物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将稀土金属元素源、镓金属元素源、锗金属元素源、硫元素源、碱金属卤化物混合，置于反应容器中反应，得到所述稀土基无机化合物。
9、根据本专利技术的实施方案，所述稀土金属元素源选自稀土金属的单质和/或含有稀土金属的化合物，所述稀土金属元素具有如上文所述的含义。示例性地，所述含有稀土金属的化合物选自nd2o3。
10、根据本专利技术的实施方案，所述镓金属元素源选自金属镓的单质和/或含有金属镓的化合物。示例性地，所述含有金属镓的化合物选自ga2o3。
11、根据本专利技术的实施方案，所述锗金属元素源选自金属锗的单质或含有金属锗的化合物。示例性地，所述含有金属锗的化合物选自geo2。
12、根据本专利技术的实施方案，所述硫元素源选自硫的单质或含有硫的化合物。示例性地，所述含有硫的化合物选自ga2s3。
13、根据本专利技术的实施方案，所述碱金属卤化物选自kcl、kbr、ki、rbcl、rbbr、 rbi、cscl、csbr、csi中的至少一种。
14、根据本专利技术的实施方案，所述稀土金属元素源中的稀土金属、镓金属元素源中的镓、硫元素源中的硫、锗金属元素源中的锗的摩尔比为1：(0.1-3)：(0.1-3)： 1，摩尔比例如为1:0.5:0.5:1或1:1:1:1。
15、根据本专利技术的实施方案，所述稀土金属元素源中的稀土金属和所述碱金属卤化物的摩尔比为1：(1～5)，优选为1：(1～3)，例如为1:1.2、1:2、1:1.5。
16、根据本专利技术的实施方案，所述反应的条件为：反应温度为500～1200℃，反应时间为50～200h。
17、优选地，反应温度为800～1100℃，例如为800℃、900℃、1000℃、1100℃；反应时间为70～150h，例如为80h、90h、100h、110h、120h、130h、140h、150h。
18、优选地，所述反应前还包括通过升温到达反应温度，升温速率为1～50℃/h，例如为10℃/h、20℃/h、30℃/h、40℃/h、50℃/h。
19、根据本专利技术的实施方案，所述反应后还需进行降温，所述降温可选用本领域已知的方法进行，例如选自自然冷却或冷却降温中的一种。优选地，所述降温的速率为5℃/h～20℃/h，例如为5℃/h、10℃/h、15℃/h、20℃/h。
20、根据本专利技术的实施方案，所述反应容器选自耐高温的反应容器。
21、根据本专利技术的实施方案，所述反应在真空条件下进行。优选地，所述反应容器具有真空环境，例如真空的压力为10-4～10-3pa，例如为10-3pa。优选地，所述真空条件可选用本领域已知的方法实现，例如对反应容器进行抽气处理后密封即可。
22、本申请还提供上述稀土基无机化合物在光学领域的应用。
23、本专利技术还提供一种非线性光学晶体，其包括上述稀土基无机化合物。
24、有益效果：
25、1)本专利技术的稀土基无机化合物re3[ga3o3s3][ge2o7]，其倍频强度是商用 aggas2的0.8–1.2倍，具有良好的应用前景。
26、2)本专利技术的稀土基无机化合物re3[ga3o3s3][ge2o7]，其激光损失阈值是商用aggas2的25～30倍，性能提升幅度巨大。
27、3)本专利技术提供的稀土基无机化合物re3[ga3o3s3][ge2o7]的制备方法，以镓元素计，产率约达到100％，具有良好的商业应用前景。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种稀土基无机化合物，其特征在于，所述稀土基无机化合物具有如下所示的化学式：
2.根据权利要求1所述的稀土基无机化合物，其特征在于，所述稀土基无机化合物为晶体，其晶体属于六方晶系，空间群为其晶体的晶胞参数为：α＝90°，β＝90°，γ＝90°。
3.根据权利要求1或2所述的稀土基无机化合物，其特征在于，所述稀土基无机化合物的晶体的激光损伤阈值范围为50～150MW/cm2。
4.根据权利要求1-3任一项所述的稀土基无机化合物，其特征在于，所述稀土基无机化合物的晶体具有混合维度结构，所述混合维度结构主要是由六元环的[Ga3O3S6]功能基元组成的一维链和离散分布的[Ge2O7]二聚体构成，稀土金属以离子形式分散填充在所述混合维度结构的空隙之中，作为电荷平衡。
5.权利要求1-4任一项所述的稀土基无机化合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将稀土金属元素源、镓金属元素源、锗金属元素源、硫元素源、碱金属卤化物混合，置于反应容器中反应，得到所述稀土基无机化合物。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述稀土金属元素源中的稀土金属、镓金属元素源中的镓、硫元素源中的硫、锗金属元素源中的锗的摩尔比为1：(0.1-3)：(0.1-3)：1。
8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述反应的条件为：反应温度为500～1200℃，反应时间为50～200h。
9.权利要求1-4任一项所述的稀土基无机化合物在光学领域的应用。
10.一种非线性光学晶体，其特征在于，其包括权利要求1-4任一项所述的稀土基无机化合物。
...【技术特征摘要】
1.一种稀土基无机化合物，其特征在于，所述稀土基无机化合物具有如下所示的化学式：
2.根据权利要求1所述的稀土基无机化合物，其特征在于，所述稀土基无机化合物为晶体，其晶体属于六方晶系，空间群为其晶体的晶胞参数为：α＝90°，β＝90°，γ＝90°。
3.根据权利要求1或2所述的稀土基无机化合物，其特征在于，所述稀土基无机化合物的晶体的激光损伤阈值范围为50～150mw/cm2。
4.根据权利要求1-3任一项所述的稀土基无机化合物，其特征在于，所述稀土基无机化合物的晶体具有混合维度结构，所述混合维度结构主要是由六元环的[ga3o3s6]功能基元组成的一维链和离散分布的[ge2o7]二聚体构成，稀土金属以离子形式分散填充在所述混合维度结构的空隙之中，作为电荷平衡。
5.权利要求1-4任一项所述的稀土基无机化合物的制备方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：林华，朱起龙，冉茂银，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。