雙折射率在紫外-深紫外光電功能晶體中扮演著至關重要的作用，較大的雙折射率可以實現雙折射晶體的小型化，以及拓寬非線性光學晶體的相位匹配波長。硼磷酸鹽因其在紫外以及深紫外區域具有良好的透過性，成為探索短波長光電功能晶體的候選者之一。BPO₄晶體具有較短的紫外截止邊（約130 nm），較大的倍頻效應（2×KH₂PO₄），然而，由于其結構中非π-共軛的[BO₄]和[PO₄]基團表現出較小的極化率各向異性而不利于產生大的雙折射率（0.005@1064 nm），使得BPO₄無法滿足短波長激光的相位匹配要求，如何提高傳統硼磷酸鹽的雙折射率使其在短波長區域應用是當前的研究熱點和難點。

　　針對傳統硼磷酸鹽雙折射率小的現狀，中科院新疆理化技術研究所晶體材料研究中心潘世烈研究團隊提出在不影響硼磷酸鹽短波長透過的前提下，嘗試采用四種不同的策略即將雙折射功能基團（[B₂O₅]，[BO₂]∞鏈，[B₂O₄(OH)]，[B₂O₃(OH)₂]）引入至硼磷酸鹽體系中，成功設計合成出七種硼磷酸鹽，KB₄PO₉，K₂CsB₈PO₁₆，P₂₁/c-Li₂B₃PO₈，Rb₃B₈PO₁₆，K₂B₄PO₉(OH) 以及MB₆PO₁₀(OH)₄ (M = K, NH₄)，第一性原理計算分析表明，以上晶體的雙折射率相較于傳統的硼磷酸鹽均得到明顯的提升（≥0.05 @1064nm）。其中，KB₆PO₁₀(OH)₄表現出較寬的透光范圍以及較大的雙折射率（0.103@546 nm），可以作為潛在的深紫外雙折射晶體；采用頂部籽晶法成功生長出大尺寸Rb₃B₈PO₁₆晶體，它表現出較短的紫外截止邊（＜175 nm），較大的雙折射率（0.072@589.3 nm），適中的倍頻效應（0.5×KH₂PO₄），值得一提的是，與已報道的硼磷酸鹽相比，Rb₃B₈PO₁₆具有最短的相位匹配波長（222 nm），表明該晶體可以作為潛在的紫外非線性光學晶體。

 本項研究不僅為提高硼磷酸鹽的雙折射率提供了可行的策略，而且還進一步拓寬了硼磷酸鹽的最短相位匹配波長。相關研究成果發表在《美國化學會志》(Journal of the American Chemical Society)上。新疆理化技術研究所為唯一完成單位，韓樹娟研究員和潘世烈研究員為通訊作者，博士研究生張文彬為第一作者。該研究工作得到國家基金委，中科院、自治區等項目資助。

　　

硼磷酸鹽雙折射率增大策略；經典硼磷酸鹽最短相位匹配波長對比圖