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随着激光科学与技术的不断发展,在频率转换方面,无机非线性光学晶体材料起着越来越重要的作用,特别是在紫外和深紫外光谱区域。设计合成具有大的非线性效应和宽的透过波段的新型无机非线性光学材料是当前的一个具有挑战性的课题。本文简要回顾了无机紫外非线性光学晶体材料的探索过程以及具有平面三角形构型的紫外非线性光学晶体材料研究现状,从结构和性能方面进行总结,并提出了在镉硼酸盐和氟碳酸盐体系中探索新型二阶非线性光学晶体材料的研究思路。本论文采用高温固相法,共制备了12个化合物,利用X-射线单晶衍射方法确定了它们的结构,结合X-射线粉末衍射、红外光谱、紫外光谱、以及热重分析等进一步印证这些化合物的组成和结构。对部分化合物的二阶非线性光学性质进行了研究。此外,为了更好的了解它们的能带结构以及光学性质,还利用CASTEP程序对部分化合物进行了计算。 第一章介绍了无机紫外非线性光学晶体材料的探索过程以及目前具有平面三角形构型的紫外非线性光学晶体材料研究现状,并提出了我们研究的思路。 第二章为实验部分、理论基础和计算方法,详细介绍了本工作所需的各种试剂和仪器,合成与测试方法以及电子结构和光学性质理论计算的有关方法和理论基础。 在第三章中,我们研究了镉硼酸盐体系的工作。首先我们系统地研究了Cd-Re-B-O(Re=Y,Gd,Lu)体系,得到了三例结构新颖的极性化合物Cd4YO(BO3)3,Cd4GdO(BO3)3和Cd4LuO(BO3)3。通过由d10阳离子Cd2+偏离多面体中心构筑的不对称单元镉氧多面体与具有共轭电子结构的硼氧阴离子基团两者极化作用的协同效应,三例化合物都具有很强的宏观非线性倍频效应,其粉末倍频系数分别为KDP的5.2、5.0、53倍,而且都是相位匹配的。三例化合物都是一致熔融化合物,且物化性质稳定,是一类具有潜在应用价值的非线性光学晶体。我们还首次将氟离子引入镉硼酸盐体系,并且系统地研究了Cd-B-O-F体系,得到了一例结构新颖且具有更短紫外截止吸收边的氟硼酸镉Cd5(BO3)3F。这个化合物也具有很强的倍频效应,其粉末倍频系数为KDP的4.0倍。 在第四章介绍了氟碳酸盐体系。通过传统的高温固相法,我们成功合成了8例结构新颖的碱金属氟碳酸盐KLi2CO3F,KCaCO3F,KSrCO3F,RbCaCO3F,RbSrCO3F,CsCaCO3F,CsSrCO3F和Cs3Ba4(CO3)3F5.这些化合物除Cs3Ba4(CO3)3F5外,都为层状堆积结构,结构中CO3基团相互平行排列。其中KLi2CO3F,KCaCO3F,KSrC03F, RbCaCO3F,RbSrCO3F,CsCaCO3F和CsSrCO3F都具有很短的紫外截止吸收边(<200 nm),Cs3Ba4(CO3)3F5的紫外截止吸收边为204nm。除KLi2CO3F外,它们都具有较强的非线性倍频效应,KCaCO3F,KSrCO3F, RbCaCO3F, RbSrCO3F, CsCaCO3F, CsSrCO3F和Cs3Ba4(CO3)3F5的粉末倍频系数分别为KDP的3.6、3.3、1.1、3.3、1.1、1.1、12倍,而且都是相位匹配的。其中KSrCO3F和RbSrCO3F为一致熔融化合物,其它都为非一致熔融化合物。氟碳酸盐是一类具有潜在应用价值的紫外非线性光学晶体。