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银镓锗多晶合成、晶体生长、结构及光学特性研究：AgGaGe<sub>n</sub>S<sub>2(n+1)</sub>（n=2,3,4和5）中红外激光应用单晶

DOI：10.1021/acs.inorgchem.9b00191 期刊：Inorganic Chemistry 出版年份：2019 更新时间：2025-11-14 15:27:09
摘要： AgGaGenS2(n+1)晶体是一系列用于中红外激光应用的非线性光学材料四元体系，能将1.064μm泵浦信号（Nd:YAG激光器）转换为4-11μm激光输出，但其中仅AgGaGeS4受到最多关注，其余具有潜在价值的AgGaGenS2(n+1)晶体其理化性质可通过n值调控。本研究采用气相输运与机械振荡法结合不同冷却工艺合成了AgGaGenS2(n+1)（n=2,3,4,5）多晶，高分辨率X射线衍射分析与精修表明四种化合物均结晶于非中心对称正交晶系Fdd2空间群，从而具备优异非线性光学特性，且四面体结构随n值变化产生的畸变导致理化性质差异。通过改进布里奇曼法生长出直径15mm、长度20-40mm的AgGaGenS2(n+1)单晶。利用XPS光谱讨论了AgGaGenS2(n+1)的结构与组分，通过拉曼光谱分析了四面体簇的三种振动模式?；舳饬肯允菊庑┑ゾ猵型半导体，载流子浓度随n值增大而降低。所有生长样品在透光范围内透过率均超60%，其中AgGaGe2S6在1064nm处透过率达70%，生长晶体的带隙从AgGaGe2S6的2.85eV增至AgGaGe5S12的2.92eV。经热退火处理后，2.9μm、4μm和10μm处的吸收峰消除，带隙范围变为2.89-2.96eV。
作者： Wei Huang，Zhiyu He，Shifu Zhu，Beijun Zhao，Baojun Chen，Sijia Zhu
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究AgGaGe?S?(n+1)单晶的合成、结构及光学特性，用于中红外激光应用。

研究成果

AgGaGenS2(n+1)晶体具有优异的非线性和线性光学特性，适用于中红外激光应用。热退火通过消除吸收并拓宽带隙来提高光学质量。

研究不足

合成过程因硫（S）和二硫化锗（GeS?）的高蒸气压而饱受剧烈爆炸的困扰。大程度的过冷、化学计量比变化、第二相沉淀物以及孪晶现象均难以避免。

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