本文關(guān)鍵詞：氟碳酸鹽非線性光學(xué)晶體材料的探索與研究

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【摘要】：本文以具有平面三角構(gòu)型的CO_3~(2-)基團(tuán)為功能基元,采用陽離子調(diào)控CO_3~(2-)排列以構(gòu)造非心化合物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路,成功利用水熱法合成并生長(zhǎng)了一系列新型的氟碳鹽晶體：KCdCO_3F、RbCdCO_3F、KZnCO_3F、RbZnCO_3F。通過單晶X射線衍射確定了結(jié)構(gòu),并結(jié)合粉末X射線、元素分析進(jìn)一步確定其結(jié)構(gòu)正確性。四種化合物都為同構(gòu)晶體,其結(jié)構(gòu)由二維無限平面[AF]∞(A=K, Rb)和[TCO_3]∞(T=Zn, Cd)層沿c軸通過F-T-F鏈連接交替堆積而成。在任一的[TC03]∞層所有CO_3~(2-)完全平行,但從第一層過渡到第二層時(shí)發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn),且其旋轉(zhuǎn)角可由不同大小的陽離子調(diào)控,這使得四種化合物的層間CO_3~(2-)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角不同。我們分析了陽離子對(duì)CO_3~(2-)的旋轉(zhuǎn)調(diào)控機(jī)理和CO_3~(2-)基團(tuán)的旋轉(zhuǎn)與非線性光學(xué)性能的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)測(cè)得KCdCO_3F、 RbCdCO_3F、KZnCO_3F、RbZnCO_3F的粉末倍頻效應(yīng)分別為KDP的4.58、2.84、1.76和0.83倍,并且滿足相位匹配。紫外-可見光譜表明它們的透過范圍覆蓋紫外到紅外區(qū)域。這些性質(zhì)表明該類晶體可用于紫外非線性光學(xué)晶體。我們綜述了非線性光學(xué)晶體AMCO_3F (A=K, Rb, Cs; M=Zn, Cd, Ca, Sr)類的結(jié)構(gòu)特征,并總結(jié)了CO_3~(2-)的取向規(guī)律及陽離子的調(diào)控作用,揭示了陰離子基團(tuán)的排布與光學(xué)性能的關(guān)系。我們研究表明：CO_3~(2-)的排列主要受中心離子的配位環(huán)境的影響,并與堿金屬(A+)與中心離子(M2+)的半徑比有關(guān)。隨著離子半徑比從1.2變化到2.2,中心離子的配位數(shù)也發(fā)生變化,導(dǎo)致CO_3~(2-)的排列從共面完全平行到共面部分平行的變化。我們發(fā)現(xiàn)只有合適的陽離子的配位數(shù)才能使CO_3~(2-)位于陽離子中心的赤道平面,并且只有當(dāng)陽離子與CO_3~(2-)的配位全為雙齒或單齒時(shí)才能使CO_32取向一致,而只有含有雙齒CO_3~(2-)時(shí),才能在層堆積中不會(huì)有旋轉(zhuǎn)。因此,可通過控制不同半徑的陽離子組合,控制陽離子配位數(shù)以影響陽離子周圍的CO_3~(2-)與陽離子的相對(duì)位置,讓CO_3~(2-)共面平行排列,從而獲得大的倍頻系數(shù)和大的雙折率。這種通過陽離子調(diào)控陰離子基團(tuán)的排列以優(yōu)化倍頻效應(yīng)的方法為以后其它非線性光學(xué)晶體的設(shè)計(jì)提供了理論和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：福建師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O734

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本文編號(hào)：1167000