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深紫外氟化硼酸盐光学晶体的探索、表征及构效关系研究

文献类型:学位论文

作者夏明
答辩日期2021-05-20
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院新疆理化技术研究所
导师潘世烈
关键词氟化硼酸盐 深紫外非线性光学晶体 羟基氟化硼酸盐 晶体结构 结构性能关系
学位名称硕士
学位专业材料物理与化学
英文摘要

氟化硼酸盐因丰富的结构化学及优异的光学性质,是探索高性能深紫外光学晶体材料的优选体系。因此本文工作主要在氟化硼酸盐体系中探索深紫外光学晶体,通过优化合成工艺和采用优良的设计策略,成功地获得了一系列氟化硼酸盐化合物。主要内容如下:1. 首例镁基氟化硼酸盐MgB5O7F3深紫外非线性光学晶体的合成与性能研究探索能产生深紫外相干光的新晶体并且基于二次谐波过程输出深紫外激光一直是研究热点和难点,而实现该过程的关键是性能优异的深紫外非线性光学晶体。基于此,本文合成了首例镁基氟化硼酸盐MgB5O7F3,该化合物的最短相位匹配波长可以达到189 nm,且倍频效应为商业化倍频晶体KH2PO4的2.4倍,因此MgB5O7F3有望作为一种深紫外非线性光学材料输出200 nm以下的相干光。更重要的是,该部分研究证明了同属于该系列的氟化硼酸盐MB5O7F3 (M = 二价金属)具有稳定的氟终端骨架。2. 首例含[BF4]单元的氟化硼酸盐Cs4B4O3F10晶体的合成与性能研究成功地合成了一种新的含有[BF4]杂阴离子单元且具有一致熔融行为的氟化硼酸盐,Cs4B4O3F10。该化合物具有两个高度氟化的阴离子团簇,即[B3O3F6]和[BF4],因此其分子式为可以写为Cs3(B3O3F6)·(CsBF4)。以母体化合物为基础讨论了[BF4]单元对微观对称性和结构演化的影响。更重要的是,Cs4B4O3F10具有极低的熔点,是目前硼酸盐体系中熔点最低的化合物。这部分工作对利用全氟化[BF4]单元丰富和调制硼酸盐的结构具有重要意义。3. 首例羟基氟化硼酸铯CsB3O3F2(OH)2晶体的合成与性能研究采用真空封装法,合成首例具有零维[B6O6F4(OH)4]基团的羟基氟化硼酸铯CsB3O3F2(OH)2。悬挂键的消除和基本构筑单元的择优排列使得CsB3O3F2(OH)2具有较大的带隙(7.401 eV)和双折射率(0.071 @ 200 nm),因此该晶体可作为潜在的深紫外双折射晶体。更重要的是,这一设计策略将为通过基本构筑单元翻转调控双折射率,减小走离效应提供了新途径。本工作将进一步拓展羟基氟化硼酸盐的结构化学和深紫外双折射晶体的体系,并通过羟基化的末端氧降低阴离子基团的维度提供新思路。

页码104
源URL[http://ir.xjipc.cas.cn/handle/365002/7907]  
专题新疆理化技术研究所_材料物理与化学研究室
推荐引用方式
GB/T 7714
夏明. 深紫外氟化硼酸盐光学晶体的探索、表征及构效关系研究[D]. 中国科学院新疆理化技术研究所. 中国科学院大学. 2021.

入库方式: OAI收割

来源:新疆理化技术研究所

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