平衡材料的核心性能是实现非线性光学晶体应用的关键瓶颈。但是大多数非线性光学晶体，尤其是对于短波紫外波段的非线性光学晶体，它们的功能基团取向通常不一致，因此，它们通常无法实现“大倍频响应、大带隙和大双折射”三个核心性能的最佳平衡。因此，控制材料功能基团取向，使其具有良好排列，对于设计、合成综合性能优异的新型紫外非线性光学晶体十分重要。

根据鲍林第二规则，材料中的功能基元更易采取反向排列，这样能增加结构的局域电中性，这在能量上是有利的。而最近的研究表明，利用“经式-”结构导向的[YO₃F₃]八面体能实现非心功能基元[B₃O₆]的有序排列，使材料具有大的倍频和双折射。

天津理工大学俞洪伟教授团队一直从事无机功能晶体的结构设计及性能研究。近日，该团队提出了一种“用经式-结构导向的[YO₃F₃]八面体控制平面π-共轭[B₃O₆]基元取向”的结构设计策略，设计合成出新型的稀土硼酸盐卤化物——Cs₂YB₃O₆F₂，该化合物结晶于极性Amm2空间群。在结构中，功能基元[B₃O₆]的一致共平面取向，使材料具有大的倍频效应和双折射；同时，[B₃O₆]的终端悬挂键被[YO₃F₃]八面体消除，使得材料具有短的紫外截止边；并且这些[B₃O₆]基团被[YO₃F₃]连接形成三维框架，也使材料表现出了良好的生长习性。

通过顶部籽晶法生长了6×5×4mm³的块状晶体，它的理论形貌与由Mercury建立的理论形貌非常相似，该晶体的最大尺寸与最小尺寸的比值为1.5，具有较小的晶体生长各向异性。

得益于大π-共轭的[B₃O₆]基团在结构中最优的排列，使得Cs₂YB₃O₆F₂在已报到的含[B₃O₆]基团的稀土硼酸盐非线性光学晶体中表现出最大的倍频响应（5.6 × KH₂PO₄）、最大的双折射（0.091@532nm）、最短的I型相位匹配极限（200.5nm）和深紫外的透光特性，同时块状的Cs₂YB₃O₆F₂晶体被生长出来。这些结果表明Cs₂YB₃O₆F₂具有优异的综合性能，且能够实现1064nm激光的五次谐波213nm激光的输出，在短波紫外区具有重要应用前景。

Cs₂YB₃O₆F₂具有三维的阴离子框架结构，结构中[B₃O₆]基团的终端氧被[YO₃F₃]八面体消除，因此，它的紫外截止边短于β-BBO，且相邻[YF₃(B₃O₆)]_∞层间由Y-F共价键连接，层间作用力较KBBF增强。

这项研究工作表明利用“经式-”结构导向的稀土氧氟八面体调控平面π-共轭基团的排列是设计具有良好功能单元取向以及综合性能优异的非线性光学晶体的有效策略。