深紫外铍磷酸盐光学晶体的合成、结构及性能研究

论文摘要

深紫外光学晶体材料在全固态激光器中发挥关键性作用,它拓宽了原有的波长范围,打破了科技发展对固体激光器的限制,使得激光技术更好的应用到各个领域。但是目前商业应用的深紫外晶体很少,所以合成新的深紫外光学晶体材料至关重要。本文采用高温固相合成法,将能够透过深紫外的BeO4四面体,以及不存在d-d和f-f跃迁的碱金属阳离子引入到磷酸盐体系中,设计合成了六例深紫外光学晶体材料,对其结构和性能进行了深入的研究,结论如下:（1）设计并合成两例新的深紫外光学晶体LiCsBeP2O7和K2BeP2O7。LiCsBeP2O7结晶在正交晶系Pbcm（No.57）空间群,由四元环[Li2P2O12]12-和四元环[Be2P2O12]10-交替连接形成二维阴离子层,并进一步连接而成三维结构,Cs+填充在层间起平衡电荷作用。有趣的是,在四元环连接中,形成了两种大小不同的Be-O-Li环。K2BeP2O7结晶在单斜晶系P21/c（No.14）空间群,是由三元环[BeP2O9]6-共边连接形成的一维链,K+填充到链之间平衡电荷。热力学测试表明这两个化合物有较好的热稳定性,固体紫外-可见漫反射光谱表明紫外截止边都低于200 nm,有作为深紫外光学晶体材料的潜力。（2）设计并合成四例深紫外非线性光学晶体材料LiM4Be4P7O24和LiMP2O6（M=Cs、Rb）,对它们的结构和性能进行了描述与对比。LiCs4Be4P7O24、LiRb4Be4P7O24都结晶在非中心对称的四方晶系P2221（No.17）空间群,它们都是由两个全新单体[LiBeP4O17]11-和[Be3P3O17]13-相互通过共顶点连接形成12元环的二维阴离子层,并进一步连接而成的三维骨架,Cs+、Rb+填充在12元环中平衡电荷。LiCsP2O6、LiRbP2O6都结晶在非中心对称的四方晶系Fdd2（No.37）空间群,它们展示了由两个连接方式不同的单体[Li2P4O17]12-通过共顶点连接形成具有12元环的二维阴离子层,层进一步连接而成三维骨架,Cs+、Rb+填充在12元环中平衡电荷。有趣的是,四个化合物在发生四面体取代后空间群发生了改变,有可能是因为化合物在四面体取代后的能量变低,最终导致空间群的变化。值得注意的是,从键长与键角的差异,我们分析出了化合物在取代后的偶极矩变化。粉末的倍频效应测试表明LiM4Be4P7O24和LiMP2O6（M=Cs、Rb）四个化合物在可见光区倍频效应分别为KDP的0.3倍和0.4倍。偶极矩计算结果表明,四个化合物弱的倍频效应主要来源于扭曲的CsOn（RbOn）多面体和PO4不对称多面体,并通过第一原理计算进行了验证。热力学测试表明这四个化合物有比较好的热稳定性。固体紫外-可见漫反射光谱表明它们的紫外截止边都低于200 nm。这表明这四个化合物有作为深紫外非线性光学晶体的潜力。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 深紫外非线性光学晶体研究进展
•   1.3 铍硼酸盐深紫外非线性光学晶体研究进展
•   1.4 磷酸盐深紫外非线性光学晶体的研究进展
•   1.5 铍磷酸盐深紫外非线性光学晶体研究进展
•   1.6 选题的意义、研究思路和研究进展
• 2 实验部分
•   2.1 实验方法
•   2.2 主要原料和试剂
•   2.3 主要实验仪器
• 2O₇和K₂BeP₂O₇ 的晶体合成、结构和光学性能的研究'>3 LiCsBeP₂O₇和K₂BeP₂O₇的晶体合成、结构和光学性能的研究
•   3.1 引言
• 2O₇和K₂Be P₂O₇ 晶体合成、结构和描述'>  3.2 LiCsBeP₂O₇和K₂Be P₂O₇晶体合成、结构和描述
• 2O₇和K₂Be P₂O₇ 晶体表征与分析'>  3.3 LiCsBeP₂O₇和K₂Be P₂O₇晶体表征与分析
•   3.4 小结
• 4Be₄P₇O₂₄和LiMP₂O₆（M=Cs,Rb）的晶体合成、结构和光学性能研究'>4 LiM₄Be₄P₇O₂₄和LiMP₂O₆（M=Cs,Rb）的晶体合成、结构和光学性能研究
•   4.1 引言
• 4Be₄P₇O₂₄和LiMP₂O₆（M=Cs,Rb）晶体合成、结构和描述'>  4.2 LiM₄Be₄P₇O₂₄和LiMP₂O₆（M=Cs,Rb）晶体合成、结构和描述
• 4Be₄P₇O₂₄和LiMP₂O₆（M=Cs,Rb）晶体表征及光学性能的研究'>  4.3 LiM₄Be₄P₇O₂₄和LiMP₂O₆（M=Cs,Rb）晶体表征及光学性能的研究
•   4.4 小结
• 5 总结与展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨春瑜

导师: 陈义刚

关键词: 磷酸盐,铍磷酸盐,深紫外光学晶体,非线性

来源: 山西师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,材料科学,无线电电子学

单位: 山西师范大学

分类号: TB34;TN248.1

DOI: 10.27287/d.cnki.gsxsu.2019.001068

总页数: 84

文件大小: 4741K

下载量: 14