通過高溫熔融的方法合成了三種新型亞(ya) 碲酸焦磷酸複鹽:K2(TeO)P2O7、Rb2(TeO)P2O7、Cs2(TeO)P2O7,並且在單晶衍射儀(yi) 上確定
了他們(men) 的結構。上述三個(ge) 目標化合物都是由[TeO5]四方錐和[PO4]四麵體(ti) 組成的2D層狀結構。基於(yu) 態密度泛函理論,根據第一性原理
理論計算可得三個(ge) 化合物都有相當大的雙折射係數,且分別為(wei) :K2(TeO)P2O7 (Δn=0.070), Rb2(TeO)P2O7 (Δn=0.090),
Cs2(TeO)P2O7 (Δn=0.060)。除此之外,K2(TeO)P2O7和Rb2(TeO)P2O7具有相對較小的倍頻效應,都為(wei) 0.1×KDP。差分電荷密度
表明在Te(Ⅳ)原子周圍有立體(ti) 化學活性的孤對電子,這對於(yu) 化合物的光學性質有著至關(guan) 重要的作用。重要的是,上述三個(ge) 目標化合
物都有非常可觀的熱穩定性,分別為(wei) :602℃、609℃和568℃。
粉末倍頻的的測試使用脈衝(chong) Q-開關(guan) Nd:YAG激光器,依據Kurtz-Perry法來測試,激光波長是1064nm。
化合物K2(TeO)P2O7和Rb2(TeO)P2O7的粉末倍頻效應均為(wei) 0.1×KDP,出現此種現象可歸因於(yu) 在化合物結構中TeO5基團幾乎按照對
稱的方向排列,因此在很大程度上削弱了它們(men) 的倍頻效應。除此之外,由圖1(b)可得,在化合物K2(TeO)P2O7和Rb2(TeO)P2O7中,
二次倍頻效應的強度隨著粒徑的增大而增大,最終趨於(yu) 平緩,根據Kurtz和Perry,這種曲線現象表明K2(TeO)P2O7和Rb2(TeO)P2O7
服從(cong) 第一類相位匹配。
圖1(a) 化合物K2(TeO)P2O7和Rb2(TeO)P2O7的SHG信號譜圖;(b) 化合物K2(TeO)P2O7和Rb2(TeO)P2O7的相位匹配曲線
為(wei) 了闡明光學性質和電子結構之間的關(guan) 係,對帶隙和態密度(DOS)進行了測試和計算,由於(yu) DFT的本質影響,實驗測試結果稍微小
於(yu) 計算的結果,並且發現三個(ge) 化合物均為(wei) 直接帶隙。DOS數據表明A2(TeO)P2O7 (A=K,Rb,Cs)有相似的態密度。如圖2所示,
K2(TeO)P2O7、Rb2(TeO)P2O7和Cs2(TeO)P2O7的價(jia) 帶(Valance band)區域在-10--5eV之間,且主要由K 3p,Rb 4p和Cs 5p軌
道起主要作用,且在這中間有一個(ge) 非常尖銳的峰表明堿金屬元素的強離子性能。價(jia) 帶(VB)頂部區域在-5-0eV之間,且隻要由O 2p軌
道和Te 5p軌道組成。而導帶(conduction band)接近於(yu) 5eV,主要由Te 5p軌道來做貢獻。差分電荷圖表明在Te原子周圍可以發現
葉瓣,表明Te原子上的孤對電子是立體(ti) 活性的。
圖2(a)、(b)和(c)分別為(wei) 化合物K2(TeO)P2O7、Rb2(TeO)P2O7和Cs2(TeO)P2O7的電子結構譜圖
作為(wei) 非線性光學材料,非線性係數是一項重要的光學參數,它決(jue) 定了材料的相位匹配的波長。通過第一性原理計算可得雙折射的係數,
並且結果表明三個(ge) 化合物都是負的雙光軸晶體(ti) ,在1064nm的激發光下Δn=nz-nx,其雙折射係數分別為(wei) :0.070, 0.090和0.060,此數
據表明上述三個(ge) 化合物的雙折射係數大於(yu) 已經報道的磷酸複鹽晶體(ti) 。
圖3(a)、(b)和(c)分別為(wei) 化合物K2(TeO)P2O7、Rb2(TeO)P2O7和Cs2(TeO)P2O7的雙折射係數譜圖
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