福建物構所發現新型無鈹深紫外非線性光學晶體材料

　　深紫外激光由于波長短、加工精度高的優點，在半導體光刻、激光光電子能譜儀和激光切割等方面具有重要應用。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。

　　中國科學院福建物質結構研究所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杰出青年基金和海西研究院“團隊百人”副研究員趙三根主持的海西研究院“春苗”人才專項等項目資助下，利用配位能力相近的Li+和Al3+取代有毒的Be2+，設計合成了一種新型無鈹深紫外NLO材料K3Ba3Li2Al4B6O20F（KBLABF）。KBLABF基本繼承了著名的深紫外NLO晶體Sr2Be2B2O7(Nature, 1995, 373, 322)的雙層結構，其層狀結構單元繼承了KBBF和Sr2Be2B2O7晶體中[BO3]3-活性功能基元的有利排列方式，從而保留了KBBF和Sr2Be2B2O7良好的光學性能，其透光范圍低至190 nm，在1064 nm處NLO倍頻效應約為KH2PO4標準樣品的1.5倍并且相位匹配；同時，其層狀結構單元之間通過Ba-O鍵緊密連接，使得KBLABF晶體克服了層狀生長習性（目前生長出的KBLABF晶體c向厚度最高達8mm，大大超過了目前KBBF的最大厚度）。同時，厘米級KBLABF透明單晶的獲得證實該晶體克服了Sr2Be2B2O7晶體的結構不穩定性問題。因此，該材料成為新一代深紫外NLO晶體的優秀候選材料。該課題組與中科院理化技術研究所研究員林哲帥合作，對其光學性質和聲子譜作了第一性原理理論計算，其結果與實驗數據相吻合。相關研究成果已發表在J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 2961-2964上并已申請中國發明ZL（申請號：201610015381.x）和PCTZL（申請號：PCT/CN2016/076020）。

　　該研究團隊此前在無鈹深紫外NLO材料方面已取得系列研究進展，相關成果發表在J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 2207-2210；Nat. Commun., 2014, 5: 4019；J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 8560-8563；Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 4217-4221等。

福建物構所發現新型無鈹深紫外非線性光學晶體材料