红外非线性光学晶体作为激光频率转换的关键器件，在全固态激光器中具有重要的应用。当前商用的红外非线性光学晶体主要包括黄铜矿型化合物如AgGaS₂ (AGS)， AgGaSe₂和ZnGeP₂ (ZGP)等。然而，由于各自本征的性能缺陷，这些材料已不能完全满足当前长波红外激光技术发展的需求，亟需突破现有材料性能的限制，发展高性能新型长波红外非线性光学材料。

中国科学院新疆理化技术研究所晶体研究中心一直致力于新型红外非线性光学晶体的研究。近期科研人员通过系统分析现有红外非线性光学材料的性能来源，提出协同组装优势基元构建新型红外非线性光学材料的结构设计思路，并以A^IIB^IIC^IVQ^VI₄家族为模板，实现了该家族硒化物带隙及二阶非线性光学效应的有效调控，获得了两例长波红外非线性光学材料SrCdSiSe₄（Ama2）和BaCdSiSe₄（Fdd2）。这两例化合物具有强的二阶非线性光学响应（~ 2.1-2.7 × AgGaS₂），硒化物中宽的带隙（~ 2.67-2.78 eV），且激光损伤阈值达到商用AgGaS₂材料的4倍，有望用于高效、高功率长波红外激光的输出。值得一提的是，SrCdSiSe₄为一同成分熔融化合物（熔点：870 ^oC），具有较好的晶体生长习性，有利于实用化大尺寸单晶的生长。同时，实验及计算的结果表明，SrCdSiSe₄和BaCdSiSe₄化合物中优异的综合性能主要归因于[A^IISe₈]，[CdSe₄] 和 [SiSe₄]优势基元的协同组装。这一结果将激励科研人员通过协同组装优势基元探索更多性能优异的新型红外光电功能材料。

相关研究成果以全文形式发表在Wiley公司出版的《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上，新疆理化技术研究所为唯一完成单位，新疆理化技术研究所晶体材料研究中心潘世烈和李俊杰研究员为通讯作者，博士研究生王宏善为第一作者。该研究工作得到中国科学院人才计划、中国科学院先导专项B类、国家自然科学基金及新疆自治区自然科学基金等项目的资助。

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图1. 协同组装优势结构基元实现红外非线性光学材料中关键性能的平衡。