含过渡金属非线性光学晶体材料的设计合成与结构研究开题报告

 2022-02-02 21:46:14

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

一、课题的意义

科学家通过实验在红宝石晶体中发现了二次谐波造成的非线性光学(nonlinear optics, nlo)现象，并进行了二次谐波产生、和频、差频、双光子吸收、光参量振荡等现象的观察及研究。随后，非线性光学晶体的研究取得了长远发展，并且进入了向其他学科和领域相结合渗透的新的发展时期，其中最为突出的是与材料的研究相结合。

早期的非线性光学材料的研究主要集中在无机晶体和半导体材料，这些材料的生成技术日渐成熟，但是相应的问题也更加突出，如价格昂贵，单晶工作等。目前达到商业规模的电光调制器主要采用无机晶体，但存在调制带宽较窄、半波电压高、可集成性差等缺点，这限制了无机晶体在高速集成光电子领域中的应用。

通常认为，带隙对激光的损伤阈值起着决定作用，因此，需要去寻找拥有较大带隙同时兼顾较好综合性能的非线性光学晶体材料。在目前合成原料中，碘酸根具有独特的空间结构，因此能显示出多种不寻常的属性，而碘原子是四面体排列，这使得化合物整体具有对称性和立体化学活性，倾向于呈现低尺寸特征。金属碘酸盐会产生二次谐波，而二次谐波是产生倍频输出光波的重要条件[1]。基于过渡金属元素和碘酸根的非线性光学晶体材料因其具有独特的性质以及优异的性能而受到了广泛的应用，正在成为非线性光学晶体材料研究领域的前沿课题和重要挑战之一。

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2. 研究的基本内容和问题

五、研究目标
1.设计合成含过渡金属非线性光学晶体材料。

2.对获得的目标晶体材料的结构进行表征及分析。

3.研究目标晶体材料的性质及其在光学方面的应用。

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3. 研究的方法与方案

八、研究方法及技术路线

研究方法：
采用水热（溶剂热）法合成目标化合物，通过对反应条件的筛选，改变反应物间的比例，通过改变反应的ph值、温度、溶剂、装釜度、及降温方式等条件，在常温或水热（溶剂热）条件下培养出目标化合物的晶体材料。

技术路线：

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4. 研究创新点

十一、特色或创新之处
1.课题中选取的过度金属成分在非线性光学晶体材料合成方面的报道较少，预计此类晶体材料的合成与性质研究可以为相关领域的研究提供实验数据。

2.基于含过渡金属非线性光学晶体材料的实验材料易得，合成方法简便。

3.目前应用于非线性光学晶体材料的过渡金属种类非常有限，大量过渡金属还未在此方面得到研究，因此本实验颇具创新性，且预实验表明，此类晶体材料具有优良的光学性能，具有一定的研究价值。

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5. 研究计划与进展

十二、研究计划及预期进展
研究计划：
第一阶段：2019年12月-2020年3月
1.查阅相关文献，确定详细的研究计划，购买试剂。

2.探究含过渡金属非线性光学晶体材料的主要类别。

3.对合成的晶体材料进行结构及性质鉴定。

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