Ba7AgGa5S15:一种新型混合金属硫化物的非线性光学性能研究

采用高温熔融-自发结晶法成功获得一种新型混合金属硫化物Ba7AgGa5S15。该化合物结晶于非中心对称的P 31 c空间群(No.159),晶胞参数为a=0.96453(10)nm,c=1.8059(4)nm,Z=2。其结构是由[Ga4S10]T2超四面体与[AgS 4]四面体共顶点连结形成的含有18元环孔道的三维网状框架,孤立的[Ga(2)S 4]四面体填充在孔道中,Ba^2+填充在该三维框架结构的空隙当中。第一性原理计算研究了该化合物的电子结构、态密度、双折射率、二阶非线性光学系数,以及倍频密度。结果表明,该化合物具有大的光学带隙(3.76 eV),其带隙主要由S 3p,Ba 5d和Ga4s轨道决定;其d 33方向上的倍频系数约为AgGaS2的0.4倍,主要倍频贡献来源于[AgS 4]和[GaS 4]四面体。该研究表明在Ag-Ga-S体系中引入Ba^2+,形成的Ba7AgGa5S15表现出比AgGaS2更宽的带隙,有利于产生高的激光损伤阈值(LDT)。