福建物構所提出晶體電光係數的多晶粉末測試方法

2020-12-22 騰訊網

電光晶體是一種重要的功能晶體，以此製成的高速電光開關、電光調製器和電光偏轉器在雷射技術、光譜技術等領域中有重要應用。儘管部分實用的電光晶體已實現商業化，但當前仍需發掘更多性能優良的電光晶體以滿足日益增長的電光晶體應用需求。目前，新型電光晶體的研究基本處於停滯狀態，其中的一個原因是沒有合適的理論方法以系統指導新型電光晶體的探索，同時，電光晶體的應用受到晶體對稱性制約和其它苛刻條件的影響，例如高光學質量、大尺寸單晶的生長及電光測試器件的設計存在一定難度。因此，長期以來，實用的電光晶體種類少，電光晶體的研究相對較少，性能優異的新型電光晶體也較少。

中國科學院福建物質結構研究所中科院光電材料化學與物理重點實驗室研究員葉寧課題組受到高效的粉末倍頻測試方法之於非線性光學晶體探索的啟發，提出晶體電光係數的粉末測試方法，實現晶體電光性能的初步表徵。不同於純粹的理論計算或測試，該方法通過粉末狀態下晶體樣品的粉末倍頻測試、紅外反射譜和拉曼光譜的測試及分析來預測晶體的電光係數。

為證實該粉末測試方法的有效性，研究人員選取一系列實用的電光晶體並通過粉末測試方法得出其電光係數，結果顯示，各個材料電光係數的粉末測量值與實際晶體吻合。在該方法的指導下，研究人員探索篩選得到潛在的電光晶體CsLiMoO4（CLM），藉助提拉法生長技術獲得高質量CLM大晶體以深入研究CLM晶體的電光性能。傳統半波電壓法測試CLM晶體電光係數的結果與粉末方法所得計算值一致，表現出粉末測試方法對於打破電光晶體探索困局具有一定指導和參考作用，CLM晶體具備潛在的電光應用價值。可預見的是，該粉末測試方法可為探索新型電光晶體開闢一條全新高效的道路，推動電光晶體的研究和發展。

相關研究成果於近期發表在《國家科學評論》（National Science Review，2020，10. 1093/nsr/nwaa104）上，博士徐峰為論文第一作者，副研究員顏濤和葉寧為論文通訊作者。研究工作得到中科院戰略性先導科技專項（B類）、國家自然科學基金重大研究計劃等的資助。

圖1.粉末測試方法計算晶體電光係數流程圖

圖2.CsLiMoO4晶體生長及其電光性能表徵

來源：福建物質結構研究所

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