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本文在非线性光学阴离子基团理论的指导下,对含Bi硼酸盐体系的非线性光学晶体材料进行了探索和研究。
在huntite结构构型的基础上,利用高温固相反应合成了新型非线性光学晶体材料BiAlGa2(BO3)4(BAGB)。使用高温溶液法,以Bi2O3-4B2O3为助熔剂,自发成核生长出2×0.5×0.5mm的小单晶。晶体为无色透明的六棱柱状,化学性质稳定,不溶于强酸。X射线单晶结构测定表明,该晶体属于三方晶系,空间群:R32,晶胞参数:a=b=9.4433(9)A,c=7.413(1)A,α=β=90°,γ=120°,V=572.50(11) A3,2-3。差热分析表明,BAGB为非同成分熔融化合物,分解温度在8480C左右。漫反射吸收光谱显示BAGB具有较宽的透光波段,其短波吸收边在271nm附近。晶体粉末倍频测试结果表明BAGB晶体可以相位匹配,它的倍频系数为2.00 pm/V,大约是d36(KDP)的4倍。
在对BAGB的合成生长过程中,发现了新型化合物AlxGa1-xBO3。单晶尺寸为2×2×1mm,黄色透明的六棱台状,不溶于强酸,无倍频效应。结构测定表明,A1xGa1-xBO3晶体属于三方晶系,空间群:R-3c,晶胞参数:a=b=4.535(4)A,c=14.060(13)A,α=β=90°,γ=120°, V=250.4(4)A3, Z=6。使用Bi2O3-3B2O3为助熔剂,成功生长出GaBO3的单晶。
对BiBO3两种不同的亚稳相进行了研究,发现了新型化合物ScxBi1-xBO3具有较强的倍频效应。此化合物具有与BiBO3(Ⅱ)相相似的粉末衍射图样。