全固态激光器的频率转换技术亟需高性能短波紫外（λ < 300 nm）非线性光学（NLO）晶体，但现有材料难以同时满足强二次谐波（SHG）响应、宽带隙、适中双折射率（Δn = 0.05-0.10@546 nm）及相位匹配能力。针对这一挑战，我校化学与材料学院陈瑾副教授和杜克钊教授团队创新性提出卤素取代策略，成功设计出兼具短波紫外相位匹配与强SHG响应的新型有机-金属卤化物（OIMHs）晶体。
本研究中，初期合成的碘化物 (3-QUO)2ZnI4 和 (3-QUO)2CdI4 虽具有中等倍频响应（0.6/0.9×KDP）和较宽带隙（3.75/3.94 eV），但无法实现相位匹配。鉴于此，该团队提出卤素取代策略，利用溴原子取代重原子碘，不仅显著拓宽材料带隙——(3-QUO)2ZnBr4带隙达5.10 eV（截止边220 nm），(3-QUO)2CdBr4为4.55 eV（245 nm）。更关键的是，溴化物成功实现了相位匹配，其SHG强度分别达基准材料KDP的1.5倍和1.8倍。同时，实验测得二者双折射分别为0.05/0.06@546 nm，完美平衡了高效频率转换与低光学损耗的需求。此外，两类溴化物在蓝光激发下均发射黄白色荧光，展现出非线性光学-荧光双功能集成特性，为开发单组分蓝光激发白光材料提供新思路。该工作通过卤素取代策略在有机-金属卤化物中同步优化带隙、二次谐波响应与相位匹配能力，为设计高性能紫外NLO-荧光双功能晶体提供了新范式。所开发的材料在激光变频、紫外探测及固态照明领域具有重要应用价值。相关成果以Bromine for Iodine: Unlocking Short-Wavelength UV Phase Matching in Nonlinear Optical Metal Halides为题发表在《Chinese Chemical Letters》。
我校为该研究工作的第一完成单位，我校硕士研究生汪明畅和林芝为共同第一作者，我校陈瑾副教授、杜克钊教授和烟台大学陈艳博士为共同通讯作者，该研究得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金等项目的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cclet.2025.111639
（化学与材料学院）