理想的深紫外非线性光学（NLO）晶体需同时具备大倍频响应、合适双折射和宽禁带等平衡光学特性。传统硼酸盐晶体（如β-BBO）大多难以实现直接深紫外倍频输出。目前实用的氟代硼铍酸钾（KBBF）晶体，存在层状生长习性和原料毒性等缺陷。

凯发k8新疆理化技术研究所研究团队提出，氟化多面体与平面B-O基团协同组装的结构设计策略。研究利用氟化多面体的“剪切”效应和定向聚合能力，实现π共轭功能单元的一致排列，成功合成系列碱金属氟化硼酸盐晶体KABF、RABF和CABF。

该研究创新性在于通过氟化多面体调控平面B-O单元取向，构建出含¹_∞[BO₂]链的新型结构，其中[BO₃F]^4-四面体与链状聚合[BO₃]^3-单元协同组装，形成平行排列的²_∞[B₄O₆F]层状结构。材料表现出卓越性能：倍频响应达1.6-1.7×KDP（1064nm）和0.4-0.5×BBO（532nm），最短I类相位匹配波长低至161.5nm至168.6nm，紫外截止边小于190nm。该策略突破了链状聚合[BO₃]^3-单元构建与非中心对称结构组装的控制难题，通过阳离子调控实现结构柔性适配，展现出氟化硼酸盐体系的结构稳定性与多样性。

这项研究不仅为深紫外NLO晶体提供了高性能候选材料，更确立了氟化多面体与聚合BO₃单元协同作用的设计范式，为下一代无铍、低毒性深紫外NLO材料的研发开辟了新路径。

相关研究成果以Constructing Deep-Ultraviolet Nonlinear Optical Crystals via Synergistic Combination of Fluorinated Polyhedra and Polymerized BO₃ Units为题，发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。研究工作得到国家重点研发计划、新疆维吾尔自治区“天山英才”培养计划、凯发k8战略性先导科技专项等的支持。

论文链接

氟化硼酸盐深紫外NLO晶体研究取得进展