CsAlB₃O₆F: a beryllium-free deep-ultraviolet nonlinear optical material with enhanced thermal stability

Abstract

A new potential deep-ultraviolet nonlinear optical material CsAlB3O6F was designed by a rational selection of fundamental structural units. This material does not require toxic raw materials and can be grown in an open system.

Emergent Deep‐Ultraviolet Nonlinear Optical Candidates

“…Subsequently, numerous borate-based NLO materials were discovered by making structural modifications to the favorable layered structures of KBBF or SBBO. [14,15,[20][21][22][23][43][44][45][46][47] Most of these materials are transparent down to the deep-UV region, possess considerable SHG responses, and display favorable growth habits, but still few obtained crystals or predicted structures can achieve PM behavior in the deep-UV region below 200 nm. To the best of our knowledge (see Figure 4), in addition to KBBF, RBBF, and SBBO, few crystals including experimentally obtained BaBe 2 BO 3 F 3 (BBBF), [43a] NH 4 Be 2 BO 3 F 2 (ABBF), [44] Be 2 BO 3 F (C2), [45] Be 2 BO 3 F (R32), [44] Cs 2 Al 2 (B 3 O 6 ) 2 O, [43b] and CsAlB 3 O 6 F [43c] as well as theoretically designed LiBe 2 BO 3 F 2 (R32), [46] NaBe 2 BO 3 F 2 (R32), [46] Be 2 BO 3 F (P6 2c), [47] NaBeBO 3 (P6 c), [48] and NaBeBO 3 (P6 ) [48] can be expected to emit deep-UV laser light by the direct SHG method.…”

Neue Kandidaten für die nichtlineare Optik im Tief‐UV‐Bereich

“…Leider machen die Kohäsionskräfte [42] zwischen den Später wurden zahlreiche boratbasierte NLO-Materialien entdeckt, indem Strukturmodifizierungen auf Grundlage der günstigen Schichtstrukturen von KBBF oder SBBO vorgenommen wurden. [14,15,[20][21][22][23][43][44][45][46][47] Die meisten dieser Materialien sind bis in den tiefen UV-Spektralbereich transparent, weisen beachtliche SHG-Antworten und einen günstigen Wachstumshabitus auf, jedoch erreichen noch immer nur wenige tatsächlich erhaltene Kristalle oder vorhergesagte Strukturen PM-Verhalten im tiefen UV-Spektralbereich unter 200 nm. Soweit uns bekannt (siehe Tabelle 1, Tabelle 2 und Abbildung 4), ist -außer KBBF, RBBF und SBBO-bisher für nur wenige Kristalle, darunter experimentell erhaltenes BaBe 2 BO 3 F 3 (BBBF), [43a] NH 4 Be 2 BO 3 F 2 (ABBF), [44] Be 2 BO 3 F (C2), [45] Be 2 BO 3 F (R32), [44] 43c] sowie theoretisch entworfenes LiBe 2 BO 3 F 2 (R32), [46] NaBe 2 BO 3 F 2 (R32), [46] Be 2 BO 3 F (P6 2c), [47] NaBeBO 3 (P6 c) [48] und NaBeBO 3 (P6 ), [48] zu erwarten, dass sie Tief-UV-Laserstrahlung durch das direkte SHG-Verfahren abgeben.…”

“…Diese Kandidaten haben zahlreiche Strukturmerkmale gemeinsam: 1) Es handelt sich um Beryllium-oder Aluminiumborate, und die meisten davon (9 von 11) enthalten Fluor, was auf die positive Rolle von stark kovalenten [Be/AlO 3 F] 5À -Einheiten zurückzuführen ist, die nicht abgesättigte Bindungen eliminieren; außerdem verschiebt Fluor mit seiner großen Elektronegativität die Absorptionskante in den tiefen UV-Spektralbereich. [43][44][45][46][47][48] 2) Alle Elementzusammensetzungen (Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Aluminium, Ammonium, Bor, Sauerstoff und Fluor) in den oben genannten Strukturen sind frei von elektronischen d-d-oder f-f-Übergängen, was für eine hohe Transparenz im tiefen UV-Spektralbereich vorteilhaft ist. Somit sind sie alle bis in den tiefen UV-Spektralbereich transparent und weisen sehr niedrige Absorptionskanten bei 138-185 nm auf.…”

“…Somit sind sie alle bis in den tiefen UV-Spektralbereich transparent und weisen sehr niedrige Absorptionskanten bei 138-185 nm auf. [43][44][45][46][47][48] 3) Alle enthalten nur p-konjugierte…”

“…Dies lässt sich durch die starke Doppelbrechung, im Bereich von 0.057 bis 0.105 bei 400 nm, verifizieren, wodurch eine Phasenanpassung im tiefen UV-Spektralbereich garantiert ist. [43][44][45][46][47][48] [43][44][45][46][47][48] Ammoniumberylliumfluoroborat wurde 2015 von den Gruppen um Ye und Lin zunächst durch Optimierung der Struktur von KBBF und die Substitution von einwertigem K + durch NH 4 + vorhergesagt. [49] Theoretische Analysen haben ergeben, dass ABBF die grundlegenden optischen Eigenschaften hat, die für Tief-UV-NLO-Anwendungen erforderlich sind, einschließlich einer großen Bandlücke (ber.…”