中国科学院新疆理化技术研究所晶体材料研究中心在前期研究的基础上，通过系统分析[HgS₄]基团畸变度对微观性能的影响，结合结构预测，在Hg-Zn-P-S体系合成出首例宽带隙的汞基红外非线性光学材料Zn₂HgP₂S₈。该化合物带隙达到3.37 eV，打破了汞基红外非线性光学材料带隙长期小于3.0 eV的带隙“壁垒”。同时，，Zn₂HgP₂S₈表现出大的倍频效应，约为1.1 ×AgGaS₂，并能实现Ⅰ型相位匹配。相比于前期开发的大倍频红外非线性光学材料Hg₃P₂S₈，Zn₂HgP₂S₈表现出更平衡的倍频效应及光学带隙。理论计算结果表明，在类金刚石结构中，相比于低畸变度的[HgS₄]基团，高度畸变的[HgS₄]基团更利于诱导宽的带隙，这为后续设计宽带隙汞基类金刚石结构材料提供了新思路。

　　上述成果将激励科研人员探索更多综合性能优异的汞基类金刚石红外非线性光学材料。相关研究成果发表在Small（DOI：10.1002/smll.202305074）上。

　　通过组合[HgS₄]n、[HgS₄]d、[ZnS₄]、[PS₄]四面体基团，设计的类金刚石晶体结构。（a） Hg₃P₂S_8-I，（b）Hg₃P₂S_8-II，（c）Hg₃P₂S_8-III，（d）ZnHg2P₂S_8-I，（e）Zn₂HgP₂S_8-I，（f） ZnHg2P₂S_8-II，（g）Hg₃P₂S_8-IV，（h）Zn₂HgP₂S_8-II（ZHPS）。

　　（a）Zn₂HgP₂S₈的原子配位情况；（b-d）Zn₂HgP₂S₈的晶体结构；（e）Zn₂HgP₂S₈的实验带隙；（f）Zn₂HgP₂S₈的透过光谱；（g）Zn₂HgP₂S₈和AgGaS₂在2.09 μm激光下不同颗粒度的倍频效应；（h）汞基化合物的性能统计分析。