研究目的
为将ZnGa2Se4（ZGSe）加工并表征为一种新型中红外非线性光学材料，通过光学透过率、热膨胀和热导率等特性验证其应用潜力。
研究成果
ZGSe多晶材料具有宽透光范围（0.55-17微米）、低热膨胀系数（8.2×10^-6 K^-1）和高热导率（2.9 W·m^-1·K^-1），因而展现出优异的抗热震性能。这些特性使ZGSe成为中红外非线性光学应用（特别是II和III波段）的潜力候选材料。要充分发挥其潜力，仍需进一步改进晶体生长技术以获得单晶。
研究不足
该研究是在多晶样品上进行的，而非单晶，这可能影响光学和热学性质的准确性。ZGSe的非一致熔融行为使晶体生长复杂化，且未考虑热膨胀各向异性。未来需要生长单晶并测量折射率和非线性系数等更多性质。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用双区炉法合成ZGSe多晶，通过控制压力防止安瓿爆炸，随后对光学、热膨胀和导热性能进行表征。理论模型包括相图分析和抗热震性计算。
2：样品选择与数据来源：
样品由高纯度单质（纯度为5N的Zn、Se、Ga）在真空密封石英反应器中合成。数据通过X射线衍射(XRD)、光学透射测量、导热性能测试及热膨胀测试获得。
3：实验设备与材料清单：
设备包括双区炉、PANalytic X'Pert PRO X射线衍射仪、Varian Agilent Cary 6000i和FTIR Nicolet 5700光学透射仪、C-Therm TCI TH130041导热分析仪及Setaram Setsys Evolution热膨胀仪。材料使用纯Zn、Se、Ga元素。
4：实验流程与操作步骤：
合成过程包括以0.5°C/分钟升温至1150°C，保温24小时，以0.2°C/分钟冷却至800°C，再以5°C/分钟冷却至室温。样品经抛光后进行测量；XRD确定物相，光学透射率测量范围0.5-20微米，导热系数采用MTPS法测定，热膨胀在氩气氛围中测量。
5：5°C/分钟升温至1150°C，保温24小时，以2°C/分钟冷却至800°C，再以5°C/分钟冷却至室温。样品经抛光后进行测量；XRD确定物相，光学透射率测量范围5-20微米，导热系数采用MTPS法测定，热膨胀在氩气氛围中测量。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：XRD图谱与ICDD标准卡片对比，从透射光谱分析光学损耗，导热系数计算精度达5%，热膨胀系数通过公式(1)由温度相关的长度变化推导得出。
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X'Pert PRO diffractometer
X'Pert PRO
PANalytic
Used for X-ray diffraction (XRD) to identify phases in the samples.
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Cary 6000i
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Varian Agilent
Used for optical transmission measurements from visible up to 1.8 μm.
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FTIR Nicolet 5700
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FTIR
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TCI TH130041
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C-Therm
Used for Modified Transient Plane Source (MTPS) measurements of thermal conductivity.
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Setsys Evolution
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Setaram
Used for measuring thermal expansion coefficient under argon atmosphere.
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double-zone furnace
Used for synthesis of ZGSe polycrystals to control pressure and prevent explosion.
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