Module-Guided Design Scheme for Deep-Ultraviolet Nonlinear Optical Materials

四面体 紫外线 化学 各向异性 非线性光学 二次谐波产生 工作(物理) 光电子学 非线性系统 结晶学 光学 材料科学 热力学 物理 激光器 量子力学
作者
Bing Lei,Zhihua Yang,Hongwei Yu,Chao Cao,Zhi Li,Cong Hu,Kenneth R. Poeppelmeier,Shilie Pan
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:140 (34): 10726-10733 被引量:130
标识
DOI:10.1021/jacs.8b03057
摘要

Design of functional materials with targeted properties is a challenge because of the diversity of their potential structures. The functional performances of materials are mainly determined by the chemistry and electronic structure of modules consisting of local atomic groups with special arrangements. Tetrahedral modules are excellent modules for designing deep-ultraviolet/ultraviolet (UV) nonlinear optical (NLO) materials, but they are rarely favored due to their unpredictable optical anisotropy and second harmonic generation (SHG) response. In this work, we have developed a module-guided ab initio approach for evaluating the optical anisotropy of tetrahedral modules. The application of this method indicates that the tetrahedral modules with a specific arrangement will enhance the optical anisotropy of materials. With the functional modules consisting of tetrahedral modules and rare-earth cations, new high-performance rare-earth phosphates were assembled. These materials are promising deep-UV NLO materials because of their appropriate birefringences, large band gaps, moderate SHG responses, and easy to obtain large size crystals.
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