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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

首頁(yè) > 科研進(jìn)展

長(zhǎng)波紅外非線性光學(xué)材料研究獲進(jìn)展

2025-06-25 新疆理化技術(shù)研究所

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語(yǔ)音播報(bào)

紅外非線性光學(xué)晶體作為激光頻率轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件，在全固態(tài)激光器中具有重要的應(yīng)用。當(dāng)前商用的紅外非線性光學(xué)晶體主要包括黃銅礦型化合物如AgGaS₂， AgGaSe₂和ZnGeP₂等。然而，由于各自本征的性能缺陷，這些材料已不能完全滿足當(dāng)前長(zhǎng)波紅外激光技術(shù)發(fā)展的需求，亟需突破現(xiàn)有材料性能的限制，發(fā)展高性能新型長(zhǎng)波紅外非線性光學(xué)材料。

近期，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所的科研人員通過(guò)系統(tǒng)分析現(xiàn)有紅外非線性光學(xué)材料的性能來(lái)源，提出協(xié)同組裝優(yōu)勢(shì)基元構(gòu)建新型紅外非線性光學(xué)材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路，并以A^ⅡB^ⅡC^ⅣQ^Ⅵ₄家族為模板，實(shí)現(xiàn)了該家族硒化物帶隙及二階非線性光學(xué)效應(yīng)的有效調(diào)控，獲得了兩例長(zhǎng)波紅外非線性光學(xué)材料SrCdSiSe₄和BaCdSiSe₄。

這兩例化合物具有強(qiáng)的二階非線性光學(xué)響應(yīng)，是AgGaS₂的2.1至2.7倍，且材料的帶隙為2.67至2.78 eV，屬于寬帶隙半導(dǎo)體，激光損傷閾值達(dá)到商用AgGaS₂材料的4倍，有望用于高效、高功率長(zhǎng)波紅外激光的輸出。值得一提的是，SrCdSiSe₄為一同成分熔融化合物，具有較好的晶體生長(zhǎng)習(xí)性，有利于實(shí)用化大尺寸單晶的生長(zhǎng)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)及計(jì)算的結(jié)果表明，SrCdSiSe₄和BaCdSiSe₄化合物中優(yōu)異的綜合性能主要?dú)w因于[A^IISe₈]、[CdSe₄] 和 [SiSe₄]優(yōu)勢(shì)基元的協(xié)同組裝。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）上。研究工作得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金及新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金等的支持。

論文鏈接

協(xié)同組裝優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)基元實(shí)現(xiàn)紅外非線性光學(xué)材料中關(guān)鍵性能的平衡

紅外非線性光學(xué)晶體作為激光頻率轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件，在全固態(tài)激光器中具有重要的應(yīng)用。當(dāng)前商用的紅外非線性光學(xué)晶體主要包括黃銅礦型化合物如AgGaS2， AgGaSe2和ZnGeP2 等。然而，由于各自本征的性能缺陷，這些材料已不能完全滿足當(dāng)前長(zhǎng)波紅外激光技術(shù)發(fā)展的需求，亟需突破現(xiàn)有材料性能的限制，發(fā)展高性能新型長(zhǎng)波紅外非線性光學(xué)材料。近期，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所的科研人員通過(guò)系統(tǒng)分析現(xiàn)有紅外非線性光學(xué)材料的性能來(lái)源，提出協(xié)同組裝優(yōu)勢(shì)基元構(gòu)建新型紅外非線性光學(xué)材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路，并以AⅡBⅡCⅣQⅥ4家族為模板，實(shí)現(xiàn)了該家族硒化物帶隙及二階非線性光學(xué)效應(yīng)的有效調(diào)控，獲得了兩例長(zhǎng)波紅外非線性光學(xué)材料SrCdSiSe4和BaCdSiSe4。這兩例化合物具有強(qiáng)的二階非線性光學(xué)響應(yīng)，是AgGaS2的2.1至2.7倍，且材料的帶隙為2.67至2.78 eV，屬于寬帶隙半導(dǎo)體，激光損傷閾值達(dá)到商用AgGaS2材料的4倍，有望用于高效、高功率長(zhǎng)波紅外激光的輸出。值得一提的是，SrCdSiSe4為一同成分熔融化合物，具有較好的晶體生長(zhǎng)習(xí)性，有利于實(shí)用化大尺寸單晶的生長(zhǎng)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)及計(jì)算的結(jié)果表明，SrCdSiSe4和BaCdSiSe4化合物中優(yōu)異的綜合性能主要?dú)w因于[AIISe8]、[CdSe4] 和 [SiSe4]優(yōu)勢(shì)基元的協(xié)同組裝。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）上。研究工作得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金及新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金等的支持。論文鏈接協(xié)同組裝優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)基元實(shí)現(xiàn)紅外非線性光學(xué)材料中關(guān)鍵性能的平衡

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