全固態(tài)激光器的頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)亟需高性能短波紫外（λ < 300 nm）非線性光學(xué)（NLO）晶體，但現(xiàn)有材料難以同時滿足強二次諧波（SHG）響應(yīng)、寬帶隙、適中雙折射率（Δn = 0.05-0.10@546 nm）及相位匹配能力。針對這一挑戰(zhàn)，福建師范大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院陳瑾副教授和杜克釗教授團隊創(chuàng)新性提出鹵素取代策略，成功設(shè)計出兼具短波紫外相位匹配與強SHG響應(yīng)的新型有機-金屬鹵化物（OIMHs）晶體。相關(guān)成果以Bromine for Iodine: Unlocking Short-Wavelength UV Phase Matching in Nonlinear Optical Metal Halides為題發(fā)表在《Chinese Chemical Letters》。

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本研究中，初期合成的碘化物 (3-QUO)2ZnI4 和 (3-QUO)2CdI4 雖具有中等倍頻響應(yīng)（0.6/0.9×KDP）和較寬帶隙（3.75/3.94 eV），但無法實現(xiàn)相位匹配。鑒于此，該團隊提出鹵素取代策略，利用溴原子取代重原子碘，不僅顯著拓寬材料帶隙——(3-QUO)2ZnBr4帶隙達5.10 eV（截止邊220 nm），(3-QUO)2CdBr4為4.55 eV（245 nm）。更關(guān)鍵的是，溴化物成功實現(xiàn)了相位匹配，其SHG強度分別達基準材料KDP的1.5倍和1.8倍。同時，實驗測得二者雙折射分別為0.05/0.06@546 nm，完美平衡了高效頻率轉(zhuǎn)換與低光學(xué)損耗的需求。此外，兩類溴化物在藍光激發(fā)下均發(fā)射黃白色熒光，展現(xiàn)出非線性光學(xué)-熒光雙功能集成特性，為開發(fā)單組分藍光激發(fā)白光材料提供新思路。該工作通過鹵素取代策略在有機-金屬鹵化物中同步優(yōu)化帶隙、二次諧波響應(yīng)與相位匹配能力，為設(shè)計高性能紫外NLO-熒光雙功能晶體提供了新范式。所開發(fā)的材料在激光變頻、紫外探測及固態(tài)照明領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。

福建師范大學(xué)為該研究工作的第一完成單位，福建師范大學(xué)碩士研究生汪明暢和林芝為共同第一作者，福建師范大學(xué)陳瑾副教授、杜克釗教授和煙臺大學(xué)陳艷博士為共同通訊作者，該研究得到了國家自然科學(xué)基金、福建省自然科學(xué)基金等項目的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cclet.2025.111639