成果信息

磷化锗锌晶体(ZnGeP2，简称ZGP)是一种性能优异的中远红外非线性半导体激光晶体材料。利用ZnGeP2晶体可作为光参量振荡、光参量放大、混频和二次谐波等的非线性光学介质材料。它是目前通过光参量振荡技术产生中红外激光输出的最好的频率变换材料，可实现激光器全固态化、多波长可调谐和大功率输出，具有工作稳定可靠、体积小、重量轻、便于携带等优点。全固态激光器为激光器发展的重要趋势。在所有可通过光参量震荡产生3~5μm激光输出的晶体中，唯有磷化锗锌晶体输出功率达到10W以上，这对于激光功率要求高的领域，具有重要意义，在民用和军事领域应用非常突出。民用领域可应用于红外光谱，红外医疗器械，药物检测，红外光刻，大气中有害物质的监测，远距离化学传感等。军事领域可应用于星载、机载、舰载、弹载红外干扰机，夜视仪，战场中生化武器甄别，作战目标仿真模拟等。本项目研发单位是国内唯一掌握该技术的单位，申请国家发明专利6项，其中4项已经授权。项目技术成熟，晶体各项性能指标达到国际先进水平，部分指标达到国际领先水平，部分器件已经提供国内相关部门使用。其主要技术指标： 晶体指标 晶体尺寸φ20×100mm；3-8μm吸收系数<0.1cm-1；2.05μm吸收系数<0.3cm-1。 器件指标 器件尺寸10×10×15mm；有效通光孔径80%；通光面平行度<2arcmin；通光面垂直度<15arcmin；定向偏差<0.5°。 )

背景介绍

磷化锗锌单晶是由磷化锗锌多晶定向生长形成的晶体，磷化锗锌多晶的合成可以采用单温区合成方法，但是该方法合成速率低、每次合成量小，而且由于磷蒸气压高，合成过程中易发生爆炸；磷化锗锌单晶生长可以采用水平温梯法，该方法生长晶体横截面为半圆形，晶体尺寸小，且加工器件时，存材料浪费。磷化锗锌单晶的生长中一般存在磷化锌等物相，其密度低于磷化锗锌，所以水平生长也不利于排除这些杂质。而磷化锗锌多晶的合成方法存在合成速率低的问题，磷化锗锌单晶的生长方法存在不易排出杂质的问题，而提供磷化锗锌的多晶合成的方法与单晶生长的方法可以共同解决这一问题。)

应用前景

目前国际市场上ZnGeP2多晶料价格为1万美元/kg，晶体价格为10,000-15,000美元/cm3；器件（10×10×15mm）价格15,000-20,000美元/块。预计国内各方年需求器件1万块：包括红外医疗器械、药物检测、红外光谱、远距离传感、大气监测、国防需求，产值1.5亿美元，约10亿元人民币。国际需求：年需求器件5万块，产值7.5亿美元。国内外年总需求9亿美元，需求仍将快速增加，项目能产生巨大的经济价值。 )