LiRE(SO4)2 (RE = Y, Gd, Eu) : noncentrosymmetric chiral rare-earth sulfates with very large band gaps
희토류 금속 황산화물을 이용한 비중심대칭구조물질의 띠 간격 확장
- 주제어 (키워드) Non-centrosymmetric structure , Nonlinear optics , Rare-earth sulfate , 비중심대칭구조 , 비선형 분광학 , 황산화물 , 형광 , 희토류 금속
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 옥강민
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000069833
- UCI I804:11029-000000069833
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
Three new ternary lithium rare earth metal sulfates, LiRE(SO4)2 (RE = Y, Gd, and Eu), have been synthesized by high temperature solid-state and solvothermal reactions. The reported materials crystalizing in the noncentrosymmetric (NCS) nonpolar tetragonal space group, P4 ̅n2 (no. 118) exhibit three-dimensional structures consisting of REO8, LiO4, and SO4 groups. Ultraviolet-visible diffuse reflectance spectra and density functional theory calculations indicate that the title materials exhibit very large band gaps of ca. 6.7 eV. The frameworks of the sulfates reveal high thermal stabilities of up to 8731073 K depending on the constituting rare earth cations. Powder second-harmonic generation (SHG) measurements reveal that the sulfates with NCS structures have mild SHG responses of ca. 13 × α-SiO2 and are non-phase matchable. Photoluminescence experiments on LiEu(SO4)2 revealing a bright orange emission show multiple peaks originating from f-f transitions. Detailed synthetic procedures, crystal structures, and full characterizations of the new sulfates are presented.
more초록 (요약문)
고체상 반응과 수열 반응을 통해 세 가지 종류의 리튬-희토류 황산화물을 합성하였다. 해당 화합물은 무극성 정방정계 P4 ̅n2 공간군으로 결정화 하며 REO8, LiO4, SO4 구조를 중심으로 삼차원 골격을 이룬다. 자외선-가시광선 분광 광도계를 통해 해당 화합물들의 에너지 띠 간격을 알아본 결과 6.7 eV 이상으로 짧은 파장의 자외선들을 흡수하지 않고 투과시킬 수 있었다. 또한 황산화물 구조체는 포함하는 희토류 금속 양이온의 종류에 따라 873 K에서 1073 K까지 유지되는 열 안정성을 보였다. 분말 제2 고조파 발생 측정 결과 이 결정들은 기준 물질인 α-SiO2의 약 13배의 효율을 보였으며 위상정합 거동을 보이지 않았다. LiEu(SO4)2의 경우 f-f 전이로부터 발생하는 밝은 주황색 형광을 관찰할 수 있었다. 그 외 이 새로운 비중심대칭구조 황산화물의 합성 과정, 결정 구조 등 자세한 성질들을 알아보았다.
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