O Instituto de Tecnologia Física e Química de Xinjiang faz progressos na pesquisa de materiais ópticos não lineares infravermelhos de banda larga resistentes a danos por laser

Como um dispositivo chave para conversão de frequência de laser, os cristais ópticos não lineares infravermelhos têm uma ampla gama de aplicações em lasers de estado sólido. Os atuais cristais ópticos não lineares de infravermelho médio e distante incluem principalmente compostos como AgGaS2, AgGaSe2 e ZnGeP2 com estruturas semelhantes a diamante. No entanto, devido a seus respectivos defeitos de desempenho intrínsecos, como baixo limite de dano do laser e absorção de dois fótons causada por baixo bandgap, esses materiais não podem mais atender totalmente às necessidades do desenvolvimento atual da tecnologia de laser infravermelho. Há uma necessidade urgente de desenvolver materiais ópticos não lineares infravermelhos de banda proibida com excelente desempenho.
Com o apoio financeiro do Programa Nacional de Jovens Talentos, da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China e da Fundação de Ciências Naturais da Região Autônoma de Xinjiang, pesquisadores do Centro de Pesquisa de Materiais de Cristal do Instituto de Tecnologia Física e Química de Xinjiang, Academia Chinesa de Ciências projetaram e sintetizou dois exemplos de materiais ópticos não lineares infravermelhos de bandgap largo, Rb2CdSi4S10 e Na3SiS3F, usando [Si4S10] substratos supertetraédricos e [SiS3F] substratos tetraédricos mistos aniônicos. Os band gaps desses dois compostos são 4,23 eV e 4,75 eV, respectivamente, onde Rb2CdSi4S10 tem efeito multiplicativo moderado: 0,6 × AGS; o limite de dano é de cerca de 5 × AGS. Os resultados dos cálculos teóricos mostram que a matriz supertetraédrica [Si4S10] e a matriz tetraédrica aniônica mista [SiS3F] podem efetivamente aumentar os band gaps dos compostos de enxofre. Os resultados mostram que o substrato supertetraédrico [Si4S10] e o substrato tetraédrico aniônico misto [SiS3F] podem efetivamente aumentar a lacuna de banda de compostos de enxofre, o que fornece uma referência para o projeto de materiais ópticos não lineares infravermelhos de banda larga resistentes a danos.
Os resultados foram publicados em Materials Horizons (Mater. Horiz. 2023, 10, 619) e Advanced Optical Materials (Adv. Opt. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adom. 202300736.), respectivamente. Os resultados são apresentados nos artigos a seguir. Jiazheng Zhou, um Ph.D. estudante, é o primeiro autor desses dois artigos, e Junjie Li e Shili Pan são os autores correspondentes.