全固态深紫外激光在光刻、光电子能谱、微纳加工、光化学等领域具有重要的应用。实现全固态深紫外激光最关键有效的方法是采用深紫外非线性光学晶体。截止当前研究还未能够突破120nm 全固深紫外态激光这一壁垒。
为了攻克这一技术壁垒，学院汤长城博士团队，总结出了“阴阳离子调控策略”，即同时考虑晶体中阴离子基团和阳离子的作用，采用只包含SP电子轨道的阳离子和完全氟化阴离基团进行结合来生长晶体。通过两种水热法生长出了硅基深紫外非线性光学晶体Na6Si3F18 (空间群P321)的单晶，并对其晶体结构，光学性质，构效关系等进行了测试和第一性原理计算。首次发现这种晶体具有极大的带隙10.45 eV(对应截止边118.76nm)，为保证计算的准确性，对比计算了Pmn21相的SrB4O7晶体9.985 eV(对应截止边124 nm)，实际约120nm，偏小3.3%。同时，Na6Si3F18晶体也具有较大的理论介电张量系数，为石英晶体的4.3倍。此外，Na6Si3F18晶体生长方法简单，成本低，容易生长大尺寸单晶。采用飞秒激光对高质量的Na6Si3F18晶体加工成“添加空间周期相位匹配”的结构，有望打破120 nm 全固态深紫外激光这一技术壁垒。该成果理论计算部分与中国科学院理化技术研究所姜兴兴、林哲帅研究员进行了合作，我校本科生吴修宇、龚月陈同学参与了部分晶体生长与数据处理工作。
近日，该成果以“A deep-ultraviolet nonlinear-optical material with wide band gap and large static dielectric polarizability coefficient: Na6Si3F18”为题发表在国际权威期刊《Materials Advances》(CiteScore一区，IF=5.2), 汤长城博士为第一作者兼通讯作者，澳门银银河官方网welcome为论文第一完成单位。同时，鉴于该项成果的重要应用前景，以“氟硅酸钠深紫外非线性光学晶体及制备方法和用途”为题申请国家发明专利，申请号：“202410675818.7”。
全文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ma/d4ma00973h
