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本论文在含卤素碱金属和碱土金属硼酸盐体系，以及复合金属硼酸盐体系合成了一系列化合物，包括K3B6O10Br、BaClBF4、Li2Sr4B12O23、NaPbB5O9和BaCd(BO3)2，其中K3B6O10Br和BaClBF4化合物为非中心对称结构。对这五种化合物的合成，晶体生长、性能表征等进行了研究。
首次利用顶部籽晶法生长出25mm×25mm×12mm高光学质量的含卤素碱金属硼酸盐K3B6O10Br单晶，针对该晶体生长体系中含有易挥发的溴，采用了KF·2H2O-PbO复合助熔剂，将晶体生长温度降低到595℃。晶体结构解析表明，K3B6O10Br晶体属于三方晶系，空间群为R3m，晶胞参数为a=10.1153(8)(A)，b=10.1153(8)(A)，c=8.8592(14)(A)，Z=3，V=785.02(15)(A)3，晶体结构为相互嵌套的K-Br三维框架和3∞[B6O10]网络。其粉末倍频效应为3倍KDP，偶极矩计算显示BO3和KO6Br2多面体的偶极矩方向朝向相同，微观二阶极化率得到叠加，导致其倍频效应较大。K3B6O10Br晶体透过范围为210-3500nm，能带及态密度计算表明该晶体为直接能隙，带宽为4.873eV，主要由Br4p，K3p和O2p轨道决定。采用直角棱镜法测试了晶体的主折射率no、ne，结果显示K3B6O10Br晶体为负单轴晶，可见光范围内的双折射率为0.046-0.049之间，拟合其Sellmeier方程，利用该方程计算K3B6O10Br晶体的Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配区间倍频波范围分别为:290-3000nm和420-3000nm。按照计算相位匹配角切割晶片进行倍频输出实验表明，K3B6O10Br晶体能够输出532nm及355nm激光，证明计算的相位匹配角较为准确。热膨胀测试表明，晶体在[100]，[001]和[110]方向的热膨胀系数分别为α[100]=8.96×10-6/K，α[001]=13.23×10-6/K和α[110]=8.41×10-6/K，三个方向上的热膨胀差异较小，在晶体生长及加工时不易发生开裂，有利于获得优良的晶体器件。K3B6O10Br晶体莫氏硬度为4-5之间，激光损伤阈值大于6GW/cm2，在空气中不潮解，溶解实验表明其微溶于水。综合晶体性能测试结果，K3B6O10Br是一种在紫外及可见光波段有潜在应用的非线性光学晶体材料。
采用水热法生长了尺寸为5mm×5mm×2mm的含卤素碱土金属硼酸盐BaClBF4晶体，结构解析表明该晶体为正交晶系，空间群Pmn21，晶胞参数a=5.228(3)(A)，b=9.351(5)(A)，c=4.734(3)(A)，V=231.4(2)(A)3，Z=2。晶体结构特点为[Ba2Cl2]2+层与孤立的BF4基团，沿b方向交叠形成，该结构是类Aurivillius型结构(pseudo-Aurivilliustype)，能量弥散X射线能谱仪(EDS)结果验证了结构解析的正确性。BaClBF4的透过范围为0.19-8.5μm，能带及态密度计算表明其为间接能隙，能隙为5.55eV，主要是Cl3p和Ba6s轨道决定。偶极矩计算表明，BaCl4F7多面体具有较大的偶极矩，但是其在y方向上的相反排列，使得微观极化率抵消，最终宏观倍频效应较小，仅为1/5倍KDP。
报道了三种新的复合金属硼酸盐化合物，Li2Sr4B12O23、NaPbB5O9和BaCd(BO3)2。其中Li2Sr4B12O23晶体为单斜晶系，空间群P21/c，晶胞参数a=6.4664(4)(A),b=8.4878(4)(A),c=15.3337(8)(A),β=102.024(3)°,V=823.13(8)(A)3，Z=2。结构中含有3∞[B10O18]6-三维网络和孤立的[B2O5]4-基团，Li和Sr原子位于3∞[B10O18]6-三维网络结构间的孔洞中。NaPbB5O9为单斜晶系，空间群P21/c，晶胞参数a=6.5324(10)(A)，b=13.0234(2)(A)，c=8.5838(10)(A)，β=104.971(10)°，V=705.471(17)(A)3，Z=4。基本结构单元B5O9基团之间沿ac平面相连形成起伏的2∞[B5O9]3-层状结构。Na和Pb原子嵌在层之间平衡电价形成最终结构。Ba2Cd(BO3)2晶体为单斜晶系，空间群C2/m，晶胞参数a=9.6305(4)(A),b=5.3626(3)(A),c=6.5236(2)(A),β=118.079(3)°,V=297.25(2),Z=2。基本结构单元BO3和CdO6通过端氧相连在ab平面上形成2∞[Cd(BO3)2]4-层。