Xinjiang Institute of Physical and Chemical Technology gjør fremskritt i forskning på laserskadebestandige infrarøde ikke-lineære optiske materialer med bredt båndgap

Som en nøkkelenhet for laserfrekvenskonvertering har infrarøde ikke-lineære optiske krystaller et bredt spekter av bruksområder i all-solid-state lasere. De nåværende kommersielle mid- og fjerninfrarøde ikke-lineære optiske krystallene inkluderer hovedsakelig forbindelser som AgGaS2, AgGaSe2 og ZnGeP2 med diamantlignende strukturer. På grunn av deres respektive iboende ytelsesdefekter, slik som lav laserskadeterskel og to-fotonabsorpsjon forårsaket av lavt båndgap, kan disse materialene ikke lenger tilfredsstille behovene til dagens utvikling av infrarød laserteknologi. Det er et presserende behov for å utvikle brede båndgap infrarøde ikke-lineære optiske materialer med utmerket ytelse.
Med økonomisk støtte fra National Young Talents Program, National Natural Science Foundation of China og Natural Science Foundation of Xinjiang Autonomous Region, har forskere ved Crystal Materials Research Center ved Xinjiang Institute of Physical and Chemical Technology, Chinese Academy of Sciences designet og syntetiserte to eksempler på infrarøde ikke-lineære optiske materialer med brede båndgap, Rb2CdSi4S10 og Na3SiS3F, ved å bruke [Si4S10] supertetraedriske substrater og [SiS3F] blandede anioniske tetraedriske substrater. Båndgapene til disse to forbindelsene er henholdsvis 4,23 eV og 4,75 eV, hvor Rb2CdSi4S10 har en moderat multiplikativ effekt: 0,6 × AGS; skadeterskelen er ca. 5 × AGS. Resultatene av teoretiske beregninger viser at [Si4S10] supertetraedrisk matrise og [SiS3F] blandet anionisk tetraedrisk matrise effektivt kan øke båndgapene til svovelforbindelser. Resultatene viser at [Si4S10] supertetraedrisk substrat og [SiS3F] blandet anionisk tetraedrisk substrat effektivt kan øke båndgapet til svovelforbindelser, noe som gir en referanse for utformingen av skadebestandige bredbåndsgap infrarøde ikke-lineære optiske materialer.
Resultatene ble publisert i henholdsvis Materials Horizons (Mater. Horiz. 2023, 10, 619) og Advanced Optical Materials (Adv. Opt. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adom. 202300736.). Resultatene presenteres i følgende artikler. Jiazheng Zhou, en Ph.D. student, er den første forfatteren av disse to papirene, og Junjie Li og Shili Pan er de tilsvarende forfatterne.