基于d0过渡金属氟氧化物的红外非线性光学材料设计学术资讯

来源：中国科学材料

红外非线性光学晶体在光电器件、资源勘探和长距离激光通讯等领域具有极其重要的应用，因此探索性能优异的新型红外非线性光学晶体材料已成为该领域的一个重要方向。当前，该领域面临的主要挑战之一是如何实现宽带隙和大倍频效应之间的平衡。

近日，中科院新疆理化所潘世烈教授和杨志华教授等人在Science China Materials上发表研究论文，他们提出一种设计策略，即引入d0过渡金属的氟化功能基团作为活性基元，设计中红外非线性光学晶体材料。通过对含d0过渡金属氟氧化物的系统研究，探索了这类氟化功能基团对带隙和倍频响应的影响机制。研究发现d0过渡金属的氟化功能基团有利于产生较大的带隙。基于第一性原理计算，分析了碱金属/碱土金属d0过渡金属氟氧化物的光学性能，它们具有宽的带隙(>3.0 eV)和大的双折射率(>0.07)，其中2个分别含W和Mo的氟氧化物也呈现了较强的倍频效应。此外，他们对比分析了其他氟化功能基团，发现在基本构筑基元中引入氟离子有利于光学性能的提升。由此说明，这种具有优异氟化功能基团的d0过渡金属氟氧化物，可以作为探索新型中红外非线性光学的潜在体系。

图1 0D Na3NbOF6 (a)， 1D NaVO2F2 (b)和2D Li2Ta2O3F6 (c)的晶体结构；HSE06 的带隙(d)；ATMOFs (A = IA/IIA metals, TM = Ti, V, Nb, Ta, Mo, W)的倍频效应系数(e)。

该研究成果最近发表于Science China Materials, 2019, doi: 10.1007/s40843-019-1201-5。

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