Infrarot-nichtlineare optische (irnlo) Kristalle dienen als Schlüsselkomponenten für die Laserfrequenzumwandlung und spielen eine wichtige Rolle bei All-Solid-State-Lasern. Derzeit umfassen im Handel erhältliche Irnlo-Kristalle hauptsächlich Chalcopyrit-Verbindungen wie Aggas₂, Aggase₂ und ZnGep₂. Aufgrund ihrer intrinsischen Leistungsbeschränkungen können diese Materialien jedoch die wachsenden Anforderungen der langwelligen Infrarot-Lasertechnologie nicht mehr vollständig erfüllen. Es ist dringend erforderlich, die Einschränkungen bestehender Materialien durchzubrechen und hochwelzige Langwellen-Irnlo-Materialien zu entwickeln.
Kürzlich führten Forscher des Xinjiang Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinesische Akademie der Wissenschaften, eine systematische Analyse der Leistungsfunktionen bestehender irnlo -Materialien durch. Sie schlugen eine Strategie zur strukturellen Design vor, die die synergistische Zusammenstellung von vorteilhaften funktionellen Einheiten zum Bau neuer irnlo -Materialien betrifft. Unter Verwendung der Aⅱbⅱcⅳqⅵ₄-Familie als Vorlage modulierten sie die nichtlinearen optischen Effekte der Bandlücke und zweiter Ordnung in Selenidverbindungen erfolgreich, was zur Entdeckung von zwei neuen langwelligen irnlo-Materialien führte: srcdsise₄ und Bacdise₄.
Diese beiden Verbindungen weisen starke optische Antworten zweiter Ordnung auf und messen das 2,1 bis 2,7-fache von Aggas₂, während ihre Bandgaps (2,67–2,78 eV) sie als Breitbandgap-Halbleiter klassifizieren. Ihre Laserschadenschwellen sind viermal höher als die von kommerziellem Aggas₂, wodurch sie vielversprechende Kandidaten für eine effiziente Hochwellungs-Infrarot-Lasererzeugung versprechen. Bemerkenswerterweise ist Srcdsise₄ eine kongruent schmelzende Verbindung mit günstigen Kristallwachstumseigenschaften, die das Wachstum großer einzelnen Kristalle für praktische Anwendungen erleichtert.
Sowohl experimentelle als auch rechnerische Ergebnisse zeigen, dass die herausragende umfassende Leistung von srcdsise₄ und bacdsise₄ hauptsächlich aus dem synergistischen Zusammenbau von vorteilhaften funktionellen Einheiten beruht, einschließlich [Aⅱse₈], [CDSE₄] und [SISE₄].
Die damit verbundenen Forschungsergebnisse wurden in fortschrittlichen Funktionsmaterialien veröffentlicht. Diese Arbeit wurde vom strategischen Forschungsprogramm der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der National Natural Science Foundation of China und der Natural Science Foundation der autonomen Region Xinjiang Uygur unterstützt.