紅外非線性光學(xué)晶體作為激光頻率轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件，在全固態(tài)激光器中具有重要的應(yīng)用搖籃。當(dāng)前商用的紅外非線性光學(xué)晶體主要包括黃銅礦型化合物如AgGaS2 (AGS)技術， AgGaSe2和ZnGeP2 (ZGP)等。然而推動，由于各自本征的性能缺陷相對較高，這些材料已不能完全滿足當(dāng)前長波紅外激光技術(shù)發(fā)展的需求，亟需突破現(xiàn)有材料性能的限制即將展開，發(fā)展高性能新型長波紅外非線性光學(xué)材料大幅增加。
 

　　中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所晶體研究中心一直致力于新型紅外非線性光學(xué)晶體的研究特性。近期科研人員通過系統(tǒng)分析現(xiàn)有紅外非線性光學(xué)材料的性能來源，提出協(xié)同組裝優(yōu)勢基元構(gòu)建新型紅外非線性光學(xué)材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路交流研討，并以家族為模板更加完善，實(shí)現(xiàn)了該家族硒化物帶隙及二階非線性光學(xué)效應(yīng)的有效調(diào)控形式，獲得了兩例長波紅外非線性光學(xué)材料SrCdSiSe4(Ama2)和BaCdSiSe4(Fdd2)建設應用。這兩例化合物具有強(qiáng)的二階非線性光學(xué)響應(yīng)(~ 2.1-2.7 × AgGaS2)，硒化物中寬的帶隙(~ 2.67-2.78 eV)日漸深入，且激光損傷閾值達(dá)到商用AgGaS2材料的4倍動力，有望用于高效、高功率長波紅外激光的輸出互動式宣講。值得一提的是效高性，SrCdSiSe4為一同成分熔融化合物(熔點(diǎn)：870 oC)，具有較好的晶體生長習(xí)性自動化，有利于實(shí)用化大尺寸單晶的生長提升。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)及計(jì)算的結(jié)果表明不折不扣，SrCdSiSe4和BaCdSiSe4化合物中優(yōu)異的綜合性能主要?dú)w因于[AIISe8],[CdSe4] and [SiSe4]優(yōu)勢基元的協(xié)同組裝支撐能力。這一結(jié)果將激勵科研人員通過協(xié)同組裝優(yōu)勢基元探索更多性能優(yōu)異的新型紅外光電功能材料。
 

　　相關(guān)研究成果以全文形式發(fā)表在Wiley公司出版的《先進(jìn)功能材料》(Advanced Functional Materials)上高效利用，新疆理化技術(shù)研究所為唯一完成單位特征更加明顯，新疆理化技術(shù)研究所晶體材料研究中心潘世烈和李俊杰研究員為通訊作者，博士研究生王宏善為第一作者講理論。該研究工作得到中國科學(xué)院人才計(jì)劃的可能性、中國科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)B類、國家自然科學(xué)基金及新疆自治區(qū)自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助服務為一體。
 

圖1. 協(xié)同組裝優(yōu)勢結(jié)構(gòu)基元實(shí)現(xiàn)紅外非線性光學(xué)材料中關(guān)鍵性能的平衡問題。