Mae gan grisialau optegol aflinol isgoch (NLOCs), fel dyfeisiau allweddol ar gyfer trosi amledd laser, gymwysiadau pwysig mewn laserau holl-solet. Mae crisialau optegol aflinol IR masnachol cyfredol yn bennaf yn cynnwys cyfansoddion tebyg i galcopyrit sy'n cynnwys grwpiau tetrahedrol, megis AgGaS2 (AGS), AgGaSe2 a ZnGeP2 (ZGP). Fodd bynnag, oherwydd eu diffygion perfformiad cynhenid, ni all y deunyddiau hyn fodloni gofynion y datblygiad technoleg laser isgoch presennol yn llawn mwyach. Felly, mae angen dybryd am ddylunio deunyddiau optegol aflinol isgoch newydd yn seiliedig ar fotiffau newydd neu strategaethau newydd i dorri trwy gyfyngiadau'r eiddo deunydd presennol a chael deunyddiau optegol aflinol isgoch perfformiad uchel newydd gyda strwythurau newydd.
Mae Canolfan Ymchwil Deunyddiau Crystal Sefydliad Technoleg Ffisegol a Chemegol Xinjiang, Academi Gwyddorau Tsieineaidd wedi'i neilltuo i ymchwilio i grisialau swyddogaethol optoelectroneg newydd. Mae astudiaethau blaenorol wedi dangos bod gan fercwri gyfluniad electronig unigryw, sy'n ffafriol i ffurfio ïonau Hg2+ hynod polar, gan arwain at ymateb optegol aflinol sylweddol. Yn y cyfamser, mae gan Hg lawer o ffurfiau cydlynu a gall ffurfio radicalau aflinol gweithredol [HgSe2], planar [HgSe3] a trionglog-gonig [HgQ4] (Q=S, Se) yn y broses o fondio ag elfennau sylffwr. Oherwydd cyfyngiad pumed rheol Bowling (rheol arbed), mae'r rhan fwyaf o'r cyfansoddion sylffwr Hg sydd wedi'u cyn-syntheseiddio yn cynnwys un motiff adweithiol aflinol yn unig, ac mae'r cyfansoddion sy'n cynnwys [HgQ4] tetrahedra yn bennaf, sy'n cyfyngu ar y cemegol a'r adeileddol. amrywiaeth y cyfansoddion sy'n seiliedig ar Hg. Ar sail ymchwil flaenorol, cynigiodd y tîm ymchwil dan arweiniad yr ymchwilydd Pan Shilie a'r ymchwilydd Li Junjie yng Nghanolfan Ymchwil Deunyddiau Crystal Sefydliad Ffiseg a Chemeg Xinjiang, Academi Gwyddorau Tsieineaidd, strategaeth ddylunio "tri-yn-un" yn y system o gyfansoddion sylffwr sy'n seiliedig ar Hg, hy, tri math o anisotropiau polarizability gweithredol aflinol ond gwahanol o ［HgQn] (n=2, 3, 4) grwpiau mewn ymgais i dorri'r cyfyngiad ar yr arbediad rheol" mewn cyfansoddyn sengl, a syntheseiddio'r deunydd optegol aflinol isgoch cyntaf yn seiliedig ar arian byw Hg7P2Se12 (HPSe), sy'n cynnwys [HgSe2], [HgSe3], a [HgSe4] ar yr un pryd. Mae'r cyfansoddyn yn arddangos ymateb wythfed ail orchymyn mawr (∼1 × AGS) o dan ffynhonnell golau dau ficromedr, ac mae gan y grisial doriad isgoch eang (∼22.8 μm) a throthwy difrod laser uchel (∼2 × AGS), gan awgrymu bod torri'r "rheol cadwraeth" a chynyddu amrywiaeth y grwpiau yn strategaeth effeithiol ar gyfer dylunio. Mae hyn yn awgrymu bod torri'r "rheol arbed" a chynyddu amrywiaeth y grwpiau yn strategaeth effeithiol ar gyfer dylunio deunyddiau optegol aflinol isgoch newydd gyda strwythur newydd a pherfformiad rhagorol. Bydd y canlyniad hwn yn ysbrydoli ymchwilwyr i archwilio mwy o ddeunyddiau optegol aflinol isgoch newydd gyda pherfformiad cynhwysfawr rhagorol.
Cyhoeddwyd canlyniadau'r ymchwil mewn testun llawn mewn Deunyddiau Swyddogaethol Uwch gan Wiley, gyda Sefydliad Ffiseg a Thechnoleg Cemegol Xinjiang (XICT) fel yr unig uned gwblhau, Shiliu Pan a Junjie Li fel yr awduron cyfatebol, a chydweithiwr ôl-ddoethurol Yu Chu a myfyriwr doethuriaeth Hongshan Wang fel y cyd-awduron cyntaf. Ariannwyd y gwaith ymchwil gan Raglen Dalent Academi Gwyddorau Tsieineaidd, Sefydliad Cenedlaethol Gwyddoniaeth Naturiol Tsieina a Sefydliad Gwyddoniaeth Naturiol Rhanbarth Ymreolaethol Xinjiang.
Ffigur 1 Adeiledd a phriodweddau optegol crisialau HPSe. (a) Patrymau XRD o grisialau sengl HPSe (ffotograff optegol o HPSe yw'r ffigur a fewnosodir); (b) Patrymau trosglwyddo IR o grisialau sengl HPSe, AGS, a ZGP (mae'r ffigwr a fewnosodwyd yn llun optegol o HPSe, AGS, a ZGP); (c) effaith dyblu powdr samplau HPSe; (d) sbectra trawsyrru UV o grisialau sengl HPSe; a (d) aflinol IR selenid nodweddiadol Dadansoddiad ystadegol o ystod trawsyrru optegol deunyddiau optegol. lle mae lliw glas yn cynrychioli'r rhanbarth trawsyrru uchel.
