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通过紫外非线性光学晶体产生的紫外激光广泛应用于光刻、微加工、光化学、光生物学及医疗等领域,研究和探索新型紫外非线性光学晶体具有重要的应用价值和学术意义。本文深入研究了紫外非线性光学晶体BPO4的生长和性质;同时,对新型紫外非线性光学晶体做了大量的探索,主要内容和成果如下:
⑴紫外非线性光学晶体BPO4的生长及热学、电学和光学性质。通过对生长工艺的优化,采用顶部籽晶法在Li2O-MoO3助熔剂体系中成功生长出了尺寸为25×21×18mm3的BPO4单晶。该晶体完全透明且无包裹体和散射颗粒等缺陷。系统测试了BPO4晶体的比热、热膨胀、热导率等热学性质和介电常数、离子电导率等电学性质。测试了BPO4晶体的紫外透过谱和紫外到近红外波段的折射率,精确拟合了其色散方程;采用Marker条纹法测得BPO4晶体的倍频系数d36(BPO4)=(0.76±0.04)pm/V。
⑵新型硼酸盐材料探索:①两种具有较短紫外截止边的新型非线性光学晶体:K6Li3Sc2B15O30和K3YB6O12。采用高温固相合成法得到了两种新化合物:K3YB6O12和K6Li3Sc2B15O3.它们都属于三方晶系,R32空间群,其基本结构基团均为[B5O10]5-.ICP、红外光谱分析结果与单晶X射线衍射分析结果一致。采用顶部籽晶法,分别以K2O-B2O3-KBF4、K2O-Li2O-B2O3-LiF助熔剂生长出了厘米级的K3YB6O12和K6Li3Sc2B15O30晶体。差示扫描量热分析表明这两种晶体均为非同成分熔融。采用Kurtz-Perry方法测试了它们的粉末倍频效应,透过光谱显示它们的紫外截止边都在200nm以下。②一种新的立方硼酸盐Ba3Y2B6O15。采用高温固相合成法得到了一种新化合物Ba3Y2B6O15并采用Li2O-BaO-B2O3助熔剂自发结晶得到了其单晶。Ba3Y2B6O15属于立方晶系,Ia3空间群。这种以[B2O5]4-为基本结构基团的立方晶系硼酸盐此前未见报道。差示扫描量热分析显示Ba3Y2B6O15是非同成分熔融化合物。固相合成得到了与之结构相近的新相Ba3Lu2B6O15、Ba3Yb2B6O15和Ba3Ho2B6O15。③新型层状硼酸盐KBaRE(B3O6)2(RE=Y,Eu,Tb)的结构和荧光性质。采用高温固相合成法得到了一系列的新型硼酸盐KBaRE(B3O6)2(RE=Y,Eu,Tb).采用自助熔剂自发结晶得到了KBaY(B3O6)2的单晶。KBaY(B3O6)2属于三方晶系,R3空间群,基本结构基团为[B3O6]3-,具有和α-Ba2B2O4相似的层状结构。差示扫描量热分析表明KBaY(B3O6)2是非同成分熔融化合物。拟合了KBaEu(B3O6)2和KBaTb(B3O6)2的晶胞参数,发现它们和KBaY(B3O6)2的结构相同。研究了KBaEu(B3O6)2和KBaTb(B3O6)2的荧光光谱,它们的浓度淬灭效应比较弱且分别在紫外光激发下发出强的橘红光和绿光。