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K15La7(BO3)12: A KBBF-Like Nonlinear-Optical Material with a Short Cutoff Edge and a Strong Second-Harmonic-Generation Response

化学 切断 二次谐波产生 非线性光学 相位匹配 紫外线 结晶学 非线性光学 激光器 光电子学 分析化学(期刊) 光学 非线性系统 材料科学 物理 有机化学 色谱法 量子力学
作者
Fanlu Bu,Xiaorong Liu,Hongwei Yu,Runqing Liu,Zhanggui Hu,Jiyang Wang,Yicheng Wu,Hongping Wu
出处
期刊:Inorganic Chemistry [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acs.inorgchem.4c04196
摘要

Nonlinear-optical (NLO) crystals capable of expanding the spectral regions of solid-state lasers are urgently needed by many high-technological applications. However, in the deep-ultraviolet (DUV) region, there are few crystals available, except KBe2BO3F2 (KBBF), which still suffers from the layered growth habit and high toxicity for raw materials. Herein, through the use of rare-earth (RE) La3+ to substitute Be2+ cations, a novel KBBF-like borate without beryllium has been successfully synthesized. K15La7(BO3)12 (KLBO) crystallizes in the noncentrosymmetric space group Pn (No. 7) and features a three-dimensional framework composed of [La12B7O78]∞ layers, which are further linked together through interlayer [BO3] groups. The property measurements show that KLBO not only possesses an ideal NLO performance including a short UV-cutoff edge (λcutoff < 190 nm) and a remarkable second-harmonic-generation response (∼2.5 × KH2PO4) with phase-matching ability, but also overcomes the layered habit of KBBF. Besides, theoretical calculations indicate that the good NLO performance is primarily attributed to the BO3 units and LaO8 polyhedra. These results demonstrate that KLBO has the potential to be a UV or DUV NLO crystal.
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