Сіньцзянський інститут фізико-хімічної технології досягає прогресу в дослідженні стійких до лазерних пошкоджень широкозонних інфрачервоних нелінійних оптичних матеріалів

Як ключовий пристрій для лазерного перетворення частоти, інфрачервоні нелінійні оптичні кристали мають широкий спектр застосувань у повністю твердотільних лазерах. Поточні комерційні нелінійні оптичні кристали середнього та далекого інфрачервоного діапазону в основному включають такі сполуки, як AgGaS2, AgGaSe2 та ZnGeP2 з алмазоподібними структурами. Однак через відповідні внутрішні дефекти продуктивності, такі як низький поріг лазерного пошкодження та двофотонне поглинання, викликане низькою забороненою зоною, ці матеріали більше не можуть повністю задовольнити потреби поточного розвитку інфрачервоних лазерних технологій. Існує нагальна потреба в розробці широкозонних інфрачервоних нелінійних оптичних матеріалів із відмінними характеристиками.
За фінансової підтримки Національної програми молодих талантів, Національного фонду природничих наук Китаю та Фонду природничих наук автономного району Сіньцзян дослідники Центру досліджень кристалічних матеріалів Сіньцзянського інституту фізико-хімічних технологій Академії наук Китаю розробили і синтезував два приклади широкозонних інфрачервоних нелінійних оптичних матеріалів, Rb2CdSi4S10 і Na3SiS3F, використовуючи супертетраедричні підкладки [Si4S10] і змішані аніонні тетраедричні підкладки [SiS3F]. Ширина забороненої зони цих двох сполук становить 4,23 еВ і 4,75 еВ відповідно, де Rb2CdSi4S10 має помірний мультиплікативний ефект: 0,6 × AGS; поріг пошкодження становить близько 5 × AGS. Результати теоретичних розрахунків показують, що супертетраедрична матриця [Si4S10] і змішана аніонна тетраедрична матриця [SiS3F] можуть ефективно збільшувати ширину забороненої зони сполук сірки. Результати показують, що супертетраедрична підкладка [Si4S10] і змішана аніонна тетраедрична підкладка [SiS3F] можуть ефективно збільшити ширину забороненої зони сполук сірки, що є еталоном для розробки стійких до пошкоджень широкозонних інфрачервоних нелінійних оптичних матеріалів.
Результати були опубліковані в Materials Horizons (Mater. Horiz. 2023, 10, 619) і Advanced Optical Materials (Adv. Opt. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adom. 202300736.), відповідно. Результати представлені в наступних статтях. Цзячжен Чжоу, доктор філософії студент, є першим автором цих двох документів, а Джуньцзе Лі та Шилі Пан є відповідними авторами.