深紫外晶體材料中國再次領先

　　深紫外激光由于波長短、能進行更高精度加工的優點，在半導體光刻、激光光電子能譜儀和激光切割上具有重要的應用。目前，KBe2BO3F2(KBBF)是唯一能實際輸出深紫外激光的非線性光學(NLO)晶體，但是，KBBF含劇毒鈹元素且其晶體層狀生長習性嚴重，因此，急需探索新型深紫外NLO晶體材料。

　　福建物構所中科院光電材料化學與物理重點實驗室羅軍華課題組在國家自然科學優秀青年基金和趙三根副研究員主持的海西研究院“春苗”人才專項等項目資助下，基于元素周期表的對角線規則，利用Al3+取代有毒的Be2+，設計合成了一種新型無鈹深紫外NLO材料Rb3Al3B3O10F(RABF)。RABF繼承了KBBF晶體的結構優點，其結構中[Al3(BO3)OF]∞平面層繼承了KBBF晶體中[BO3]3-非線性基元的高度取向一致排列方式，從而基本保留了KBBF良好的光學性能。實驗結果顯示，RABF的透過范圍達到了深紫外區;在1064 nm波長激光照射下，其粉末倍頻效應(1.2 × KDP)與KBBF相當，并且可以實現相位匹配。同時，RABF中[Al3(BO3)OF]∞平面層之間通過鍵合力強的Al-F和Al-O鍵緊密連接，計算表明其層間作用力比KBBF的(K-F離子鍵)提高了約一個數量級(≥ 9.5 × KBBF)，從而使得RABF晶體極大地克服了KBBF的層狀生長習性。該課題組與中科院理化所林哲帥研究員合作，對其光學性質作了第一性原理理論計算，其結果與實驗數據相吻合。相關研究成果發表在了美國化學會志(J. Am. Chem. Soc.， 2015， 137， 2207-2210)上，并申請了中國發明專利。該研究結果將促進無鈹深紫外非線性光學晶體材料的發展。