一种非线性光学晶体氟碳酸锶钾，其化学式为KSrCO3F(简称KSCF)。其晶体结构属于六方晶系，空间群为晶胞参数为α＝β＝90°，γ＝120°，z＝1，单胞体积为它的倍频系数是KH2PO4(KDP)的3.4倍。它的紫外吸收边短于200nm。采用固相合成方法在高温下烧结获得KSCF化合物。使用熔盐法，以KF-K2CO3或者KF-SrF2做助熔剂可以成功生长出单晶体。KSrCO3F具有非线性光学效应，可在各种非线性光学领域中得到广泛应用，并将开拓深紫外波段的非线性光学应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型光电子功能材料及生长方法和用途，特别是涉及一种非线性光学晶体材料及其制备方法和用途，即氟碳酸锶钾，其化学式为KSrCO3F，简称KSCF。
技术介绍
晶体的非线性光学效应是指这样一种效应当一束具有某种偏振方向的激光按一定入射方向通过一块非线性光学晶体(如KSCF)时，该光束的频率将发生变化。具有非线型光学效应的晶体称为非线性光学晶体。利用非线性光学晶体进行激光频率转换，拓宽激光波长的范围，使激光的应用更加广泛。尤其是硼酸盐类非线性光学晶体如BBO、LB0, KBBF, SBBO, ΤΒ0, ΚΑΒΟ、BABO等晶体以其优异的光学性质而倍受关注。在光学照相、光刻蚀、精密仪器加工等领域的发展越来越需要紫外和深紫外激光相干光源，即需要性能优异的紫外和深紫外非线性光学晶体。KBBF的基本结构基·元是出03广平面基团，此晶体的紫外吸收边在155nm左右，具有适中的双折射率(Λη = O. 07)，可以实现很宽的相位匹配范围，是目前为止最优秀的深紫外非线性光学晶体。但由于KBBF是一种层状结构的晶体，层与层之间是靠静电吸引而不是通过价键相连接的，层状习性严重，在ζ方向生长速度很慢，生长出的单晶体分层现象明显，晶体不易生长。SBBO的基本结构基元也是 03)3_平面基团，但它用氧取代氟离子，使得层与层之间通过氧桥相互连接，以便改进KBBF的层状习性，而每一层的结构则保持基本不变。SBBO不仅具有较大的宏观倍频系数，低的紫外吸收边(165nm)，适中的双折射率(Λη = O. 06)，而且彻底克服了晶体的层状习性，解决了晶体生长的问题。在此基础上，保持出03)3_基团的结构条件基本不变，替换阳离子Sr2+和Be原子，相继研制了 ΤΒ0、KABO、BABO等一系列非线性光学晶体，它们统称为SBBO族晶体。它们克服了 KBBF单晶生长的层状习性，但这些晶体到目前为止还不能取代KBBF单晶，因为SBBO和TBO晶体的结构完整性不好，其宏观性能显示的光学均匀性非常差，目前还无法在实际器件中得到应用；ΚΑΒ0和BABO晶体的结构完整性很好，具有较好的光学均匀性，但由于Al取代了 Be，它们的吸收边红移到ISOnm左右，很难用于深紫外的谐波输出。由于(0)3)2_与(BO3)3_的结构和配位数相似，我们认为可用(C03)2_代替(B03)3_，然后以碱金属和碱土金属离子作为阳离子，加入氟离子调整层间结构，从而得到新的化合物，开拓深紫外非线性光学晶体的应用。经过固相合成，晶体生长，单晶结构测定，证实了这种设想是可能的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种氟碳酸锶钾化合物，其化学式为KSrC03F。本专利技术的另一目的在于提供一种氟碳酸锶钾化合物制备方法。本专利技术的另一目的在于提供一种氟碳酸锶钾非线性光学晶体，其化学式为KSrCO3F。本专利技术的再一目的在于提供一种氟碳酸锶钾非线性光学晶体的生长方法。本专利技术还有一个目的在于提供氟碳酸锶钾非线性光学晶体的用途。本专利技术的技术方案如下本专利技术提供的氟碳酸锶钾化合物，其化学式为KSrC03F。本专利技术提供的氟碳酸锶钾化合物的制备方法，其步骤如下将含K、Sr、C和F的化合物原料按其摩尔比为K Sr C F = I I I I的比例均匀混合研磨后，装入钼坩锅中，缓慢升温300 400°C后，预烧I 5小时；冷却至室温，取出研磨；然后在500 600°C下烧结12 20小时，冷却至室温，取出研磨，得到本专利技术的粉末状氟碳酸锶钾化合物，对其进行XRD检测(图3a)，其分子式为KSrCO3F15所述的含K化合物原料为含钾的氟化物或碳酸盐，所述的含Sr化合物原料为含锶的氟化物或碳酸盐，所述的含C化合物原料为K3CO3或SrCO3,所述的含F化合物原料为KF或SrF2。本专利技术提供的氟碳酸锶钾非线性光学晶体，其化学式为KSrCO3F,该晶体不具有对称中心，属于六方晶系，空间群为P6m2，晶胞参数为a = 5. 2598 A, b =5. 2598 A, c = 4. 6956 A, α = β = 90。，γ = 120。，ζ = 1，单胞体积为V= 112. 502 A3。晶体结构如图2。本专利技术提供的氟碳 酸锶钾非线性光学晶体的生长方法，其步骤如下以肝和1(20)3为助熔剂生长，肝/1(20)3摩尔比为1/2 2/1，以K为基准时溶质与溶剂摩尔比为1/4 1/2，将原料按上述比例混合均匀，升温700 800°C至原料完全熔化，恒温I 20小时后，迅速降温至饱和温度以上5 10°C，然后按每日I 5°C的速率降温至600°C，关闭炉子；待样品冷却至室温后，用水洗去助熔剂，即获得本专利技术的氟碳酸锶钾非线性光学晶体，尺寸为O. 5X0. 4X0. 3mm。采用的化合物原料为含钾的氟化物或碳酸盐、含锶的氟化物或碳酸盐、K2CO3或SrCO3和KF或SrF2。得到的晶体状氟碳酸锶钾，再研磨成粉末，对其进行XRD检测，结果如图3b。本专利技术提供的氟碳酸锶钾非线性光学晶体的生长方法，其步骤如下采用KF-SrF2助熔剂体系，1^/5冲2摩尔比为1/3 3/1，以K为基准时溶质与溶剂摩尔比为1/4 1/2，将原料按上述比例混合均匀，升温700 800°C至原料完全熔化，恒温I 20小时后，迅速降温至饱和温度以上5 10°C，将籽晶固定在籽晶杆的下端与熔体液面接触开始晶体生长；籽晶杆的旋转速度为10 20转/分，降温至饱和温度，然后按I 5°C /天的速率缓慢降温；降温结束后将晶体提离液面，以10 30°C /小时的速率降至室温，获得本专利技术的氟碳酸锶钾非线性光学晶体。采用的化合物原料为含钾的氟化物或碳酸盐、含锶的氟化物或碳酸盐、K2CO3或SrCO3和KF或SrF2。得到的晶体状氟碳酸锶钾，尺寸为12 X 10 X 6mm，再研磨成粉末，对其进行XRD检测，结果如图3b。本专利技术提供的氟碳酸锶钾非线性光学晶体的用途，该非线性光学晶体氟碳酸锶钾用于激光器激光输出的频率变换。本专利技术提供的氟碳酸锶钾非线性光学晶体的用途，该晶体用于对波长为1. 064 μ m的激光光束产生2倍频，3倍频，4倍频，5倍频的谐波光输出。本专利技术提供的氟碳酸锶钾非线性光学晶体的用途，该晶体用于产生波长低于200nm的谐波光输出。本专利技术提供的氟碳酸锶钾非线性光学晶体的用途，所述的非线性光学晶体为用于紫外区的谐波发生器，光参量与放大器件及光波导器件。本专利技术提供的氟碳酸锶钾非线性光学晶体的用途，所述的非线性光学晶体为从红外到紫外区的光参量与放大器件。 本专利技术的效果在于提供了一种化学式为KSrCO3F的化合物，该化合物的非线性光学晶体及其制备方法和用途。使用粉末倍频测试方法测量了 KSrCO3F的相位匹配能力，其粉末倍频效应为它的倍频系数是KH2PO4 (KDP)的3. 4倍。它的紫外吸收边短于200nm。KSrCO3F晶体能够实现Nd:YAG(A =1. 064 μ m)的2倍频，并且，可以预测KSrCO3F能够用于Nd: YAG的3倍频、4倍频、5倍频的谐波发生器，甚至用于产生比200nm更短的谐波光输出。另外，KSrCO3F单晶无色透明，为同成分熔融化合物，熔点约690°C，化学稳定性好。所以可以预见，KSrCO3F将在各种非线性光本文档来自技高网...
【技术保护点】
化合物氟碳酸锶钾，其特征在于：其化学式为KSrCO3F，属于六方晶系，空间群为P6m2，晶胞参数为?α＝β＝90°，γ＝120°，z＝1，单胞体积为?FDA0000094970640000011.tif,FDA0000094970640000012.tif
【技术特征摘要】
1.化合物氟碳酸锶钾，其特征在于其化学式为KSrCO3F,属于六方晶系，空间群为P6m2，晶胞参数为 a = 5.2598 A，b = 5.2598 A, c = 4.6956 A, a =运=90°，Y =120°，z = 1，单胞体积为 V= 112.502A3。2.—种权利要求1的氟碳酸锶钾化合物的制备方法，其特征在于将含K、Sr、F和C的化合物原料按适当比例均匀混合研磨后，缓慢升温300 400°C后，预烧I 5小时；冷却至室温，取出研磨；然后在550 650°C下烧结12 20小时，冷却至室温即可获得氟碳酸锶钾化合物。3.权利要求1的化合物氟碳酸锶钾的非线性光学晶体。4.一种权利要求3所述的氟碳酸锶钾非线性光学晶体的生长方法，采用熔盐法生长，其特征在于以KF-K2CO3为助熔剂生长，KFA2CO3摩尔比为1/2 2/1，以K为基准时溶质与溶剂摩尔比为1/4 1/2，将原料按上述比例混合均匀，升温700 800°C至原料完全熔化，恒温I 20小时后，迅速降温至饱和温度以上5 10°C，然后按每日I 5°C的速率降温至600°C，关闭炉子；待样品冷却至室温后，用水洗去助熔剂，即获得本发明尺寸为0.5X0. 4X0. 3mm的氟碳酸锶钾非线性光学晶体。5.一种权利要求3所述的氟碳酸锶钾非线性光学晶体的生长方法，采用熔盐法生长，其特征在于采用KF...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶宁，邹国红，
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：
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