黄铜矿型半导体材料CuAlX2 (X=S,Se, Te)的电子结构和光学性质

采用基于赝势平面波基组的密度泛函理论方法,研究具有黄铜矿结构的CuAlX2(X=S,Se,Te)晶体的电子结构,并预测了它们的线性和非线性光学性质.结果表明:这些化合物具有相似的能带结构,带隙随X原子从S→Se→Te依次减小.三种晶体的静态介电常数、静态折射率和静态倍频系数d36的变化情况与带隙的变化相反,随着X原子自S→Se→Te改变依次递增,但静态双折射率依次递减.该系列化合物的倍频效应主要来源于价带顶附近的占据能带向以Al和X原子的p电子态为主要成分的空带之间的跃迁.在三种晶体中,CuAlTe2除静态双折射率偏小外,其它光学性能要优于CuAlS2和CuAlSe2.     

石墨烯基光学复合材料及其光学应用

石墨烯是近年来发现的一种新型二维晶体碳材料,由单层碳原子构成,具有规则六方对称的蜂巢结构,使其表现出优异的力学、电学和光学性能,近年来迅速成为材料学及光电化学等领域研究热点。本文综述了石墨烯基光学复合材料及其光学应用的研究进展,展望了石墨烯基光复合材料的光学应用前景及发展方向。     

N-甲基吡咯烷酮与HnXMo12O40·mH2O(X=P,Si,Ge)电荷转移盐的合成、表征及非线性光学性质

由 N-甲基吡咯烷酮 (NMP)和 Hn XMo1 2 O40 · m H2 O(X=P,Si,Ge)合成了具有非线性光学性质的电荷转移盐 ,(NMPH ) 3PMo1 2 O40 · CH3CN ( ) ,(NMPH) 4Si Mo1 2 O40 · CH3CN ( )和(NMPH) 4Ge Mo1 2 O40 · CH3CN( ) ,并以元素分析 ,红外光谱 ,漫反射电子光谱进行了表征 .结果表明 ,杂多酸形成电荷转移盐后其阴离子结构未变 ;N-甲基吡咯烷酮通过 N原子与酸中的质子H 结合成阳离子而成盐 ,在高压汞灯照射下阴阳离子之间可以发生电荷转变 .非线性光学性质研究表明 ,电荷转移盐的倍频效应强度分别为 I2ω =0 .3IKDP,I2ω =0和 I2ω =0 .0 2 IKDP,三阶非线性系数分别为χ( 3) =5 .0× 10 - 1 4 esu,χ( 3) =3.1× 10 - 1 3esu和χ( 3) =4.3× 10 - 1 3es     

硅酸镓镧族非线性光学晶体

中红外非线性光学晶体可以实现中红外激光频率转换、拓展激光波长,在民用和军用领域中有至关重要的应用价值。其中,硅酸镓镧族晶体具有透过范围宽、激光损伤阈值高、晶体质量好等优势,引起了国内外同行的广泛关注。在这篇综述中,我们基于现有的实验数据,研究和分析了三种重要的硅酸镓镧族晶体La_3Ga_5Si O_(14)(LGS)、La_3Ga_(5.5)Nb_(0.5)O_(14)(LGN)、La_3Ga_(5.5)Ta_(0.5)O_(14)(LGT)的综合性能,详细总结了它们在电光调Q开关和中红外光参量振荡以及差频激光输出方面的应用。最后,本文还讨论了今后硅酸镓镧族中红外非线性光学晶体的重点发展方向。     

N-甲基吡咯烷酮与H_nXW_(12)O_(40)·mH_2O(X=P,Si,Ge)电荷转移盐的合成、表征及非线性光学性质研究

由N -甲基吡咯烷酮和HnXW1 2 O40 ·mH2 O(X =P ,Si,Ge)合成了具有非线性光学性质的电荷转移盐 ,(NMPH) 3PW1 2 O40 ·CH3CN(I) ,(NMPH) 4 SiW1 2 O40 ·CH3CN(Ⅱ )和 (NMPH) 4 GeW1 2 O40 ·CH3CN(Ⅲ ) .并由元素分析 ,红外光谱 ,漫反射电子光谱进行了表征。结果表明杂多酸形成电荷转移盐后其阴离子结构未变 ;N -甲基吡咯烷酮通过N原子与酸中的质子H+结合成阳离子而成盐 ,光激发下阴阳离子之间可以发生电荷转移 ,非线性光学性性质研究表明 ,电荷转移盐的倍频效应强度分别为I2ωⅠ =0 .6IKDP,I2ωⅡ =0 .85和I2ωⅢ =0 .41IKDP,三阶非线性系数分别为 χ(3)Ⅰ =1 .60× 1 0 - 1 2 esu ,χ(3)Ⅱ =3.6× 1 0 - 1 2 esu ,χ(3)Ⅲ =1 .2× 1 0 - 1 1 esu .     

4-[4-(2-吡啶基)苯乙烯基]-N,N-二正丁基苯胺的合成、晶体结构及光学性质

合成了具有D-π-A型结构的含吡啶基的新型有机化合物4-[4-(2-吡啶基)苯乙烯基]-N,N-二正丁基苯胺,其结构经元素分析、UV和X射线衍射进行了表征。 利用单光子液体荧光光谱、单光子荧光量子产率、固体荧光光谱和荧光寿命探讨了它的光学性质。 该分子晶体属于三斜晶系,P-1空间群, 晶胞参数为：a=1.150 41(3) nm,b=1.457 46(4) nm,c=1.515 98(4) nm,Z=4,V=2.330 68(11) nm3,R1=0.096 2,wR2=0.263 0。 通过研究发现,目标化合物平面性好,分子为D-π-A型结构,分子间有C-H…π相互作用,使得它具有良好的光学性质。     

黄铜矿型铜基硫属半导体材料的电子结构和光学性质

采用基于赝势平面波基组的密度泛函理论方法, 对具有黄铜矿结构的6种CuXY₂(X=Ga, In; Y=S, Se, Te)晶体的构型、 电子结构、 线性及二阶非线性光学性质进行了研究. 结果表明, 6种CuXY₂均为直接带隙半导体, 具有相似的能带结构. 当X原子相同时, 随着Y原子按S→Se→Te依次改变时, 体系的静态介电常数、 静态折射率和静态倍频系数(d₃₆)依次递增. 在占据带中, 位于价带顶附近的能带对体系倍频效应影响最为显著, 该系列化合物的能带主要成分为Cu的3d轨道和Y原子价层p轨道; 对于空能带, 对倍频系数影响较大的是以X原子价层p轨道为主要成分的能带. 6种晶体中, CuInSe₂晶体具有较高的光电导率并对太阳光具有较好的吸收性能. 综合考虑体系的双折射率和倍频效应等因素, CuGaS₂和CuGaSe₂ 2种晶体在二阶非线性光学领域具有潜在的应用价值.     

NaLn（WO4）2晶体的研究（Ln=La,Pr,Nd）

用助熔剂缓冷法从Na_2WO_4—LiCl熔体中生长出NaLn(WO_4)_2(Ln=La,Pr,Nd)晶体。化学组成分析证明了所得晶体是NaLa(WO_4)_2、NaPr(WO_4)_2和NaNd(WO_4)_2。测定表明该类晶体属白钨矿型结构,四方晶系,空间群I4_1/a。计算了它们的晶胞参数,发现随着稀土元素(La、Pr、Nd)原子序数的增加,Ln~(3+)离子半径减小,Ln—O键长呈规律地递减,NaLn(WO_4)_2晶体的晶胞体积减小。测定了晶体的红外光谱和NaPr(WO_4)_2的激发光谱和荧光光谱。     

二维单层MoSi2X4 (X=N,P, As)的电子结构及光学性质研究

采用平面波超软赝势方法研究了二维单层MoSi₂X₄ (X=N, P, As)的稳定性、电子结构和光学性质. 研究结果显示, 基于单层MoSi₂N₄的两种同分异构体M1和M2所构建的六种晶体结构具有较好的动力学稳定性. 通过能带和有效质量的计算, 单层MoSi₂N₄在MoSi₂X₄ (X=N, P, As)六种晶体结构中显示出最宽的间接带隙和最高的载流子迁移率. 随后带边电位的计算结果表明, 单层MoSi₂N₄带边势分别为M1: –0.368、1.416 V, M2: –0.227、1.837 V, 其结果相较于MoSi₂P₄和MoSi₂As₄导带边电位更负, 价带边电位更正, 是六种晶体结构中最适合用作光催化剂的材料. 同时, 光吸收谱的计算结果显示, 单层MoSi₂N₄的光学吸收表现出明显的各向异性, 在可见光和紫外光波段内具有较强的光吸收能力, 说明其在可见光催化领域有着潜在的应用前景. 这些结果为进一步深入研究二维单层MoSi₂N₄在光催化水解领域的应用提供了理论指导.     

MZr2（AsO4）3（M=Na,K,Rb,Cs）的水热合成与结构表征

用水热晶化法合成了MZr_2(ASO_4)_3(M=Na,K,Rb,Cs)系列化合物。研究了反应物浓度、配比及不同砷源等水热晶化条件对产物物相的影响。用XRD、IR和Raman光谱对产物进行了表征。4种晶体的振动光谱由钠到铯呈现出规律性变化。     

盐酸氨基脲的二阶非线性光学性质研究

非线性光学(NLO)材料在光学信息处理、远程通讯等光电子学领域有着重要的应用,有效地预测和设计出二阶非线性光学材料所必需的非中心对称晶体,提高材料的综合性能是这一领域的研究热点。标题化合物盐酸氨基脲是以尿素为分子母体的有机离子型化合物,具有将有机和无机材料的优异性能集于一身的结构优势,是综合性能优的材料之一。     

Co(μ2-bpy)V2O6(bpy=4,4′-联吡啶)的水热合成和晶体结构

采用CoCl2·6H2O、4,4′-联吡啶和NH4VO3,以H2O作溶剂(摩尔比1:2:2:1950)在170℃下水热反应合成无机-有机杂化化合物Co(μ2-bpy)V2O6(bpy=4,4′-联吡啶),经单晶X射线衍射测定其晶体结构.此晶体属三斜晶系,空间群为Pi,晶胞常数a=0.81599(7)nm,b=0.85826(7)nm,c=1.02031(8)nm,α=87.111(2)°,β=75.305(2)°,y=74.784(2)°,Z=2.Co(μ2-bpy)V2O6是无机的双金属氧化物层,[Co2V4O12]n通过有机的桥式配体μ2-bpy以N-Co配位键桥联而成.晶体的三维共价结构含有多种开放式孔道,其中最大孔道的尺寸为0.5nm×0.7nm.漫反射光谱研究表明,此晶体具有约2.0 eV的光学能隙,属于半导体,在420℃以下是热稳定的.     

二乙炔及其衍生物的聚合和光学性能的量子化学研究

主要报道利用半经验分子轨道方法PM3研究的五个二乙炔衍生物的结构, 并预计了其分子晶体的光学和聚合性能。这些化合物的几何构型参数以及由此形成的晶体的堆积参量均用能量梯度方法优化。同时, 从实验上研究了其中三个化合物的晶体在热和光环境下的聚合状况。理论预计和实验结果基本吻合。计算表明, 可聚合晶体应具有适当的堆积距d(～0.55nm)和倾斜角θ(～50°)。     

Co(μ_2-bpy)V_2O_6(bpy=4,4''''-联吡啶)的水热合成和晶体结构

采用CoCl2·6H2O、4,4'-联吡啶和NH4VO3,以H2O作溶剂(摩尔比1∶2∶2∶1950)在170℃下水热反应合成无机-有机杂化化合物Co(μ2-bpy)V2O6(bpy=4,4'-联吡啶),经单晶X射线衍射测定其晶体结构.此晶体属三斜晶系,空间群为Pī,晶胞常数a=0.81599(7)nm,b=0.85826(7)nm,c=1.02031(8)nm,α=87.111(2)°,β=75.305(2)°,γ=74.784(2)°,Z=2.Co(μ2-bpy)V2O6是无机的双金属氧化物层,犤Co2V4O12犦n通过有机的桥式配体μ2-bpy以N-Co配位键桥联而成.晶体的三维共价结构含有多种开放式孔道,其中最大孔道的尺寸为0.5nm×0.7nm.漫反射光谱研究表明,此晶体具有约2.0eV的光学能隙,属于半导体,在420℃以下是热稳定的.     

Co(μ2-bpy)V2O6 (bpy =4,4′-联吡啶)的水热合成和晶体结构

采用CoCl2•6H2O、4,4′-联吡啶和NH4VO3,以H2O作溶剂（摩尔比1∶2∶2∶1950）在170 ℃下水热反应合成无机-有机杂化化合物Co(μ2-bpy)V2O6 (bpy=4,4′-联吡啶), 经单晶X射线衍射测定其晶体结构.此晶体属三斜晶系,空间群为Pī,晶胞常数a=0.81599(7) nm,b=0.85826(7) nm, c=1.02031(8) nm,α=87.111(2)°, β=75.305(2)°,γ=74.784(2)°, Z=2. Co(μ2-bpy)V2O6是无机的双金属氧化物层,[Co2V4O12]n通过有机的桥式配体μ2-bpy以N－Co配位键桥联而成.晶体的三维共价结构含有多种开放式孔道,其中最大孔道的尺寸为0.5 nm×0.7 nm.漫反射光谱研究表明,此晶体具有约2.0 eV的光学能隙,属于半导体,在420 ℃以下是热稳定的.     

两个含双配体的银(Ⅰ)配合物的晶体结构和光学性能

室温下,AgNO3、4,4′-联吡啶(bpy)/1,2-二(4-吡啶基)乙烯(dpe)与联苯二甲酸(H2da)在乙酸/乙醇水溶液中反应数周后分别得到块状晶体[Ag2(bpy)2(Hda)2](HAc)2.2H2O(1)和[Ag2(dpe)2(da)]·4H2O(2)。上述两种晶体均包含无限扩展的一维阳离子链[AgL]∞(L=bpy和dpe),而穿插其中的有机阴离子da2-起到了平衡电荷的作用。结晶水分布于离子链之间并形成氢键,对晶体堆积起到了定位作用。UV/Vis/NIR漫反射光谱测定结果表明化合物1和2的光学能隙Eg均约为3.3 eV。     

铌酸盐ANbO3（A=Li,K）电子结构和光学性质

应用含有组态作用的ＩＮＤＯ／１量子化学方法，计算了ＬｉＮｂＯ３和ＫＮｂＯ３三聚体的基态电子结构及激发态的有关信息，再利用态求和以及性能叠加方法，计算了ＬｉＮｂＯ３和ＫＮｂＯ３晶体的线性和非线性光学系数。理论与实验结果进行比较后表明：计算得到的ＬｉＮｂＯ３晶体的动态光折射率较接近测量值；适用于相匹配的宏观晶体非线性光学系数ｄ３１，ｄ３２相当好地重现了实验测量值。同时，说明了ＫＮｂＯ３的ｄ３１，ｄ３２     

[M6Om(C25N4H18)n]2-(M=W, Mo; n=1, 2; m=17,18)的二阶非线性光学性质的理论研究

运用密度泛函理论(DFT)的BP86方法, 对[M6Om(C25N4H18)n]2-(M=W, Mo; n=1, 2; m=17,18)进行了几何结构优化, 其中Mo系列结构化合物优化的几何结构与实验值吻合较好. 在净电场为零的条件下, 运用DFT/LB94方法计算了体系的二阶非线性光学系数β值: 体系1和2的βvec值分别为154.4×10-30和124.8×10-30 esu. 表明它们具有较大的二阶非线性光学系数, 且Mo系列比W系列的β值大. 而体系3和4的βvec值分别为218.0×10-30和191.8×10-30 esu. 体系3和4的βvec值分别比体系1和2的大, 表明增加给体的数目有利于提高NLO响应, 但都小于它们的2倍.     

二氯-二[2-四氧基-6-(2'-羟乙基亚胺基甲基)苯酚]合镉(II)的 合成、结构及激 光倍频效应

报道邻香草醛缩乙醇胺与氯化镉形成的配合物的合成,并对其进行了元素分析,IR等项表征,对配体与氯化镉形成的配合物进行了激光倍频效应的测试和X射线单晶结构分析。[CdC20H26N2O6Cl2].(1/2)C2H6O,Mr=596.76,单斜晶系,空间群:Cc,a=1.5475(3),b=1.1661(2),c=1.7295(3)nm,β=116.50(3)ⅲ,Z=4。用直接法解得结构。R=0.043,Rw=0.052。结构分析表明,镉分别与两个配体中的四个氧原子及两个氯阴离子配位形成畸变的八面体构型,这种不对称结构导致了该配合物晶体具有非线性光学性能。     

二氯-二[2-四氧基-6-(2'-羟乙基亚胺基甲基)苯酚]合镉(II)的 合成、结构及激 光倍频效应

报道邻香草醛缩乙醇胺与氯化镉形成的配合物的合成,并对其进行了元素分析,IR等项表征,对配体与氯化镉形成的配合物进行了激光倍频效应的测试和X射线单晶结构分析。[CdC20H26N2O6Cl2].(1/2)C2H6O,Mr=596.76,单斜晶系,空间群:Cc,a=1.5475(3),b=1.1661(2),c=1.7295(3)nm,β=116.50(3)ⅲ,Z=4。用直接法解得结构。R=0.043,Rw=0.052。结构分析表明,镉分别与两个配体中的四个氧原子及两个氯阴离子配位形成畸变的八面体构型,这种不对称结构导致了该配合物晶体具有非线性光学性能。