CsPbBr3/Ti3C2复合材料的制备及三阶非线性光学特性研究

作     者：苑呈刚 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：欧阳秋云;周明军

授予年度：2023年

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 0702[理学-物理学] 

主      题：三阶非线性光学 Z-扫描技术 钙钛矿 铯铅溴 碳化钛 

摘      要：在科技迅速发展的21世纪,非线性光学起着不可或缺的作用,在光存储、光信息处理等研究领域都有着广泛的应用。在这种背景下,人们对非线性光学材料性能的要求也在逐渐提高,要想进一步发展,关键在于探索出新的具有优异非线性光学性能的非线性光学材料。钙钛矿材料是一类在晶体结构上类似于钛酸钙的物质,由于其半峰宽窄、载流子迁移率高和能带可调性等显著优点,被广泛应用于激光器以及太阳能电池等领域。然而,现阶段国内外对其非线性光学领域的研究还比较少。对此,本论文以钙钛矿中的铯铅溴(Cs Pb Br)及其复合材料作为研究对象,探究它们的三阶非线性光学特性。本文以十八烯为溶剂,在配体油胺以及油酸的辅助下,通过热注入法将原料碳酸铯和溴化铅合成为Cs Pb Br材料,然后通过热注入法使其生长在TiC材料上来获得Cs Pb Br/TiC复合材料,利用透射电子显微镜、X射线衍射仪、紫外-可见光分光光度计和荧光光谱仪对材料的微观形貌进行表征,结果显示合成的Cs Pb Br材料为立方结构,尺寸在15 nm左右,排列规整且密集;Cs Pb Br/TiC复合材料中颗粒状的Cs Pb Br材料生长在片状的TiC材料表面,结构层次明显,增大了比表面积。将合成的Cs Pb Br材料以及Cs Pb Br/TiC复合材料制备成不同含量的有机玻璃,利用紫外-可见光分光光度计测试样品的紫外-可见吸收光谱,结果显示样品分散均匀,有着良好的透光度。利用开孔Z-扫描技术探究了样品的非线性吸收特性,结果显示Cs Pb Br/PMMA有机玻璃有着饱和吸收向反饱和吸收转变的特性:在低能量时样品表现出饱和吸收特性,随着入射能量的增大,饱和吸收向反饱和吸收转变,进一步增大入射能量,样品就完全展现出反饱和吸收的特性;(Cs Pb Br/TiC)/PMMA有机玻璃样品也展现出饱和吸收向反饱和吸收转变的特性,在相同的入射能量下,其非线性吸收系数大于Cs Pb Br材料。闭孔Z-扫描结果显示样品都表现出自散焦效应。同时,测试了样品的光限幅特性,Cs Pb Br/PMMA和(Cs Pb Br/TiC)/PMMA有机玻璃的光限幅阈值(F)分别为6.4 J/cm和3.1 J/cm。以上实验拓宽了Cs Pb Br关于光学方面的研究,有利于Cs Pb Br更广泛的应用,并且,由于Cs Pb Br与TiC之间的协同作用,Cs Pb Br/TiC复合材料展现出了更为优异的非线性光学性能,在激光防护领域有着潜在的应用价值。