新疆理化学研究所、レーザーダメージ耐性のある広バンドギャップ赤外非線形光学材料の研究が進展

赤外非線形光学結晶は、レーザー周波数変換のキーデバイスとして、全固体レーザーに幅広く応用されています。 現在市販されている中赤外および遠赤外用の非線形光学結晶には、主にダイヤモンド状構造を持つ AgGaS2、AgGaSe2、ZnGeP2 などの化合物が含まれています。 しかし、これらの材料は、低いレーザー損傷閾値や低いバンドギャップによって引き起こされる二光子吸収など、それぞれの固有の性能欠陥により、現在の赤外レーザー技術開発のニーズを完全に満たすことができなくなりました。 優れた性能を備えた広バンドギャップ赤外非線形光学材料の開発が急務となっている。
国家若手人材プログラム、中国国家自然科学財団、新疆自治区自然科学財団からの資金援助を受けて、中国科学院新疆理化学研究所結晶材料研究センターの研究者らは、そして、[Si4S10]超四面体基板と[SiS3F]混合アニオン四面体基板を使用して、ワイドバンドギャップ赤外非線形光学材料の2つの例、Rb2CdSi4S10とNa3SiS3Fを合成しました。 これら 2 つの化合物のバンドギャップはそれぞれ 4.23 eV と 4.75 eV で、Rb2CdSi4S10 には中程度の乗算効果があります。 ダメージ閾値は約 5 × AGS です。 理論計算の結果は、[Si4S10]超四面体マトリックスと[SiS3F]混合陰イオン四面体マトリックスが硫黄化合物のバンドギャップを効果的に増加できることを示しています。 結果は、[Si4S10]超四面体基板と[SiS3F]混合アニオン四面体基板が硫黄化合物のバンドギャップを効果的に増加できることを示しており、これは損傷耐性のある広バンドギャップ赤外非線形光学材料の設計の参考となります。
結果は、それぞれ Materials Horizo​​ns (Mater. Horiz. 2023, 10, 619) および Advanced Optical Materials (Adv. Opt. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adom. 202300736.) に掲載されました。 結果は以下の論文で発表されています。 Jiazheng Zhou 博士 学生はこれら 2 つの論文の筆頭著者であり、Junjie Li と Shili Pan が責任著者です。