Xinjiang Institut for Fysisk og Kemisk Teknologi gør fremskridt inden for forskning i laserskadebestandige bredbåndsgab infrarøde ikke-lineære optiske materialer

Som en nøgleenhed til laserfrekvenskonvertering har infrarøde ikke-lineære optiske krystaller en bred vifte af applikationer i all-solid-state lasere. De nuværende kommercielle mellem- og fjerninfrarøde ikke-lineære optiske krystaller omfatter hovedsageligt forbindelser som AgGaS2, AgGaSe2 og ZnGeP2 med diamantlignende strukturer. Men på grund af deres respektive iboende ydeevnedefekter, såsom lav laserskadetærskel og to-fotonabsorption forårsaget af lavt båndgab, kan disse materialer ikke længere fuldt ud opfylde behovene i den nuværende udvikling af infrarød laserteknologi. Der er et presserende behov for at udvikle infrarøde ikke-lineære optiske materialer med bred båndgab med fremragende ydeevne.
Med finansiel støtte fra National Young Talents Program, National Natural Science Foundation of China og Natural Science Foundation of Xinjiang Autonome Region, har forskere ved Crystal Materials Research Center ved Xinjiang Institute of Physical and Chemical Technology, Chinese Academy of Sciences designet og syntetiserede to eksempler på infrarøde ikke-lineære optiske materialer med bred båndgab, Rb2CdSi4S10 og Na3SiS3F, ved hjælp af [Si4S10] supertetraedriske substrater og [SiS3F] blandede anioniske tetraedriske substrater. Båndgabet af disse to forbindelser er henholdsvis 4,23 eV og 4,75 eV, hvor Rb2CdSi4S10 har en moderat multiplikativ effekt: 0,6 × AGS; skadetærsklen er omkring 5 × AGS. Resultaterne af teoretiske beregninger viser, at [Si4S10] supertetraedrisk matrix og [SiS3F] blandet anionisk tetraedrisk matrix effektivt kan øge båndgabet af svovlforbindelser. Resultaterne viser, at [Si4S10] super tetraedrisk substrat og [SiS3F] blandet anionisk tetraedrisk substrat effektivt kan øge båndgabet af svovlforbindelser, hvilket giver en reference til design af skadesbestandige bredbåndsgab infrarøde ikke-lineære optiske materialer.
Resultaterne blev publiceret i henholdsvis Materials Horizons (Mater. Horiz. 2023, 10, 619) og Advanced Optical Materials (Adv. Opt. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adom. 202300736.). Resultaterne præsenteres i de følgende artikler. Jiazheng Zhou, en Ph.D. student, er den første forfatter til disse to artikler, og Junjie Li og Shili Pan er de tilsvarende forfattere.