检索结果-南通市图书馆

作者：赵海军温州大学

学位级别：硕士

量子点玻璃在三阶非线性光学领域具有的优异的性能和在光电子技术与信息行业领域的潜在应用价值,使它在三阶非线性光学材料领域成为了一个研究的热点。目前还没有对于CuInS2系统量子点钠硼硅玻璃在三阶非线性光学领域的研究报道。为此,... 详细信息

量子点玻璃在三阶非线性光学领域具有的优异的性能和在光电子技术与信息行业领域的潜在应用价值,使它在三阶非线性光学材料领域成为了一个研究的热点。目前还没有对于CuInS2系统量子点钠硼硅玻璃在三阶非线性光学领域的研究报道。为此,本论文提出以I-Ⅲ-Ⅵ2族量子点掺杂钠硼硅玻璃作为研究对象,并围绕该系列量子点玻璃的制备、微结构的表征、以及三阶非线性光学性能的测试等方面展开详细系统的研究。通过一种简便并且有效的制备方法来制备该系列量子点玻璃,利用多种测试手段对该系列量子点玻璃的微结构进行表征,并借助z-scan技术手段测试该系列量子点玻璃的三阶非线性光学性能,测试结果显示该系列量子点钠硼硅玻璃具有优异的三阶非线性光学特性,这为将来研究这种玻璃材料在三阶非线性光学领域的应用打下理论基础。本文的主要研究工作如下： (1)采用溶胶-凝胶方法结制备了钠硼硅玻璃以及掺杂有CuxS、 In2S3、CuInS2等量子点的钠硼硅玻璃。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)等测试手段对该系列量子点玻璃的制备方法和工艺条件是否可行进行了分析。工艺路线总结为：首先,干的凝胶在氧气的气氛条件下由室温以10℃/3h的升温速率升温到450℃并在该温度下保温10h,目的是去除反映过程中加入的有机物并使所掺杂的硝酸盐分解。随后,凝胶在450℃条件下露置于干燥的氢气气氛中10h,目的是使掺杂的金属硝酸盐形成相应的金属单质。尔后,通入干燥的硫化氢气体,并在450℃下保温10h,目的是使金属单质形成CuxS、In2S3和CuInS2量子点。最后,该凝胶在氮气气氛中由450℃以10℃/h的升温速率升温到600℃并保温10h,目的是使多孔的气凝胶转化成密实的玻璃。最终,便获得了含有CuxS、In2S3和CuInS2量子点的钠硼硅玻璃。 (2)着重研究了含CuxS、In2S3和CuInS2等量子点钠硼硅玻璃的微结构以及它们的三阶非线性光学性能。借助X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)表征了该系列量子点玻璃的微结构。结果显示,在钠硼硅玻璃中形成了具有规则几何形状和均匀分散性的CuxS、In2S3和CuInS2等量子点,并且这些量子点的尺寸大小在几个到几十个纳米之间。钠硼硅玻璃的吸收光谱也随着这些量子点的引入产生了明显的红移,说明存在着较强的量子限域效应。同时,我们借助z-scan技术测试了该系列玻璃在800nm处的三阶非线性光学性能,结果表明了该系列玻璃具有较好的三阶非线性光学性能。影响该系统玻璃三阶非线性光学性能的几个主要因素为热效应、量子限域效应和三阶非线性光吸收效应。

关键词：钠硼硅玻璃 CuxS In2S3 CuInS2量子点微结构 z-scan技术

含Ni纳米晶玻璃的制备及非线性光学性质的研究

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含Ni纳米晶玻璃的制备及非线性光学性质的研究

作者：黄云云温州大学

学位级别：硕士

非线性光学材料因为在光电子技术和信息领域有很大的潜在应用价值,引起了国内外研究者的广泛关注。其中,金属纳米晶玻璃复合材料更成为了人们的研究重点。目前的金属纳米晶玻璃在非线性领域方面的研究工作主要集中于贵金属金银铜纳米晶... 详细信息

非线性光学材料因为在光电子技术和信息领域有很大的潜在应用价值,引起了国内外研究者的广泛关注。其中,金属纳米晶玻璃复合材料更成为了人们的研究重点。目前的金属纳米晶玻璃在非线性领域方面的研究工作主要集中于贵金属金银铜纳米晶的研究,而对成本更低的金属镍纳米晶玻璃却鲜少涉及。为此,本文采用溶胶凝胶技术结合气氛热处理路线,制备了各种类型的含Ni（Ni,NiO,Cu0.81Ni0.19）纳米晶的钠硼硅玻璃。然后通过一系列表征手段获得这些玻璃的微观形貌信息,通过z-scan技术探究它们的非线性光学性能及相关参数,讨论这些玻璃材料在非线性光学器件方面的应用价值。根据以上的研究要点,本文的研究内容主要分为以下几部分:1.在采用溶胶凝胶和气氛控制热处理路线成功制备出Ni纳米晶玻璃的基础上,着重研究它们的微观形貌和非线性光学性质。通过傅立叶红外（FTIR）光谱分析了工艺路线的可行性。凭借X射线粉末衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）表征玻璃的微观形貌。结果显示,均匀分散的Ni纳米晶已经产生在玻璃基质中。同时,我们利用不同的z扫描（z-scan）激光器研究了玻璃的非线性光学参数。一方面采用脉冲宽度为190 fs,重复频率为20Hz的脉冲激光器研究玻璃在800nm处的三阶非线性光学性质,另一方面采用脉冲宽度为21ps,重复频率为10Hz的脉冲激光器探测玻璃在532nm处的非线性光学性能。结果显示,玻璃样品的三阶非线性极化率χ（3）分别达到了～10-14esu和～10-12esu。2.在采用溶胶凝胶和气氛控制热处理路线成功制备出NiO纳米晶玻璃的基础上,着重研究其微观形貌与非线性光学性质。X射线光电子能谱（XPS）和透射电子显微镜（TEM）的表征结果证实了尺寸为6.12nm的NiO纳米晶均匀呈现在钠硼硅玻璃基质中。该玻璃样品的三阶非线性光学性能是通过两种不同的 z-scan 激光器（190fs,20Hz,800nm）和（21ps,10Hz,532nm）进行研究的。结果表明,前一种情况下,样品的三阶非线性极化率χ（3）为1.371 ×10-14esu,后种情况下样品的三阶非线性极化率是4.261×10-12esu。3.在采用溶胶凝胶和气氛控制热处理路线成功制备出Cu0.81Ni0.29纳米晶玻璃的基础上,着重研究其微观形貌与非线性光学性质。同时作为比较,用同样的方法制备并研究基玻璃和同样浓度的Cu纳米晶玻璃。在利用X射线粉末衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对玻璃的微观形貌表征分析后发现,尺寸为11.5nm的Cu0.81Ni0.19合金纳米晶已经均匀分散在钠硼硅玻璃基质中。进一步,我们采用脉冲宽度为190 fs,重复频率为20Hz的脉冲激光器研究了所有玻璃样品在800nm处的三阶非线性光学性质。结果显示,相对于基玻璃和Cu纳米晶玻璃,Cu0.81Ni0.19纳米晶玻璃表现出加强的非线性光学性质。

关键词：溶胶-凝胶技术 Ni纳米晶钠硼硅玻璃 z-scan技术三阶非线性光学性质

MPX3二维材料的非线性及超快光谱特性研究

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MPX3二维材料的非线性及超快光谱特性研究

作者：李东恺山东师范大学

学位级别：硕士

2004年英国物理学家安德烈·汤姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地从石墨中剥离出石墨烯,自此第一个真正的二维材料—石墨烯诞生了,而后各种其它的二维材料也如雨后春笋般涌现。由于二维材料在光电、热力、机械等方面展现出来的优异性能,... 详细信息

2004年英国物理学家安德烈·汤姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地从石墨中剥离出石墨烯,自此第一个真正的二维材料—石墨烯诞生了,而后各种其它的二维材料也如雨后春笋般涌现。由于二维材料在光电、热力、机械等方面展现出来的优异性能,国际上对二维材料的性质和应用进行了大量的研究和探索。近年来,二维过渡金属硫带磷酸盐(MPX)受到了科研人员的广泛关注,它具有和石墨烯一样的范德华层状结构,有1.2-3.5e V的宽带隙。其磁性、电子、铁电、光学、插层特性具有广泛的应用价值,如锂离子电池、场效应晶体管、可见光和紫外光探测器、光电化学反应和氢(H)存储等等。但对于MPX的三阶非线性光学效应和载流子动力学,目前尚未被系统地研究过。为了获得性能更优良的MPX光电器件。本文利用z-scan技术和超快泵浦-探测技术对两种典型的MPX类二维材料——Mn PS和Fe PS的三阶非线性光学特性和载流子动力学行为进行了研究,主要内容包含以下部分:(1)通过化学气相运输(CVT)法制作了Mn PS和Fe PS晶体,分别用机械剥离和液相剥离法得到了Mn PS和Fe PS纳米片。利用可见-近红外光谱仪、X射线衍射仪(XRD)、显微共聚焦拉曼光谱仪(Raman)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、电子衍射(SAED)及能量色散X射线光谱(EDX)等方式对制备的材料进行了表征,证明通过化学气相运输方法制作的MPX材料是高质量且稳定的。(2)利用经典的开孔z-scan技术研究了Mn PS纳米片的非线性光学特性。发现Mn PS纳米片存在饱和吸收和反饱和吸收两种非线性吸收行为,通过拟合分别得到了在475nm、800nm、1550nm不同波段下的非线性吸收系数β和饱和光强I。通过超快泵浦-探测技术中的非简并瞬态吸收光谱技术,在室温下观察到Mn PS较慢的热载流子冷却过程。此外,还发现载流子寿命可以根据波长进行调整。该工作对研制Mn PS光电器件具有重要的参考意义,有望在Mn PS太阳能电池、紫外可见光电检测、光限幅等领域开拓新的应用。(3)利用z-scan技术研究了Fe PS纳米片的非线性光学特性。研究发现Fe PS3纳米片展现出了优异的宽带可饱和吸收特性,分别得到了800nm、1550nm处的饱和吸收曲线及非线性参数。通过瞬态吸收光谱技术对Fe PS的载流子动力学现象进行研究,在室温下发现Fe PS具有快速的载流子激发、复合行为。通过对瞬态吸收光谱的分析,发现在520nm和620nm处有两个较宽的激发态吸收信号,在690nm出现了一个较窄的基态漂白峰。研究了泵浦功率密度对Fe PS纳米片载流子寿命的影响,发现基态漂白信号的吸收强度随着泵浦功率密度的提高而增强,但载流子寿命随泵浦功率的提高而明显减小,在最强泵浦功率下,快时间常数τ可以达到飞秒级别,可以看出随着泵浦功率密度的增加载流子寿命减小,主要原因是激发电子和晶格声子的耦合作用造成的,超快的载流子复合时间证明了Fe PS纳米片在超快全光调制器和被动锁模激光领域有重要的应用潜力。

关键词： MPX3二维材料 z-scan技术泵浦-探测技术非线性光学载流子动力学

碱金属K+、Rb+掺杂MAPbBr3单晶的光学性质研究

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碱金属K+、Rb+掺杂MAPbBr3单晶的光学性质研究

作者：申阳阳温州大学

学位级别：硕士

可饱和吸收体是调Q或锁模超短脉冲激光器的核心器件,它的研究日益成为光通信领域关注的焦点。作为可饱和吸收体的候选材料,通常具备两点特征:1)显著的非线性饱和吸收效应;2)高损伤阈值、低载流子复合率和低缺陷密度。与其他材料相比,MAP... 详细信息

可饱和吸收体是调Q或锁模超短脉冲激光器的核心器件,它的研究日益成为光通信领域关注的焦点。作为可饱和吸收体的候选材料,通常具备两点特征:1)显著的非线性饱和吸收效应;2)高损伤阈值、低载流子复合率和低缺陷密度。与其他材料相比,MAPb Br单晶具有长载流子扩散长度,低缺陷密度,强环境稳定性等优势,有成为可饱和吸收体的潜力。本论文通过掺杂碱金属,改善单晶的缺陷密度和载流子迁移率,扩大其可饱和吸收体应用优势,具体研究内容如下:通过碱金属K和Rb掺杂MAPbBr单晶,调整了晶胞结构,MAKPb Br和MARbPb Br单晶的缺陷密度分别降低至8.05×10～9cm和5.85×10～9cm,几乎是MAPb Br单晶的二分之一,这抑制由缺陷引起的载流子复合;利用瞬态吸收光谱跟踪样品中的载流子动力学,揭示了碱金属K和Rb的掺杂有效降低中心阳离子与Pb-Br框架的相互作用,极大减缓了热载流子的弛豫,载流子迁移率增加,缺陷密度降低;借助双探测光开孔z-scan系统,测试了MAKPb Br和MARbPb Br单晶的非线性吸收系数分别增加至1.943×10cm/MW和7.272×10cm/MW,比MAPb Br单晶大一个数量级。我们的研究将为超短脉冲激光器潜在可饱和吸收体的研发开辟一条崭新的发展道路。

关键词： MAPbBr3单晶微观结构瞬态吸收光谱 z-scan技术

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有机溶液的z-scan测试方法研究

有机溶液的Z-scan测试方法研究

作者：秦飞长春理工大学

学位级别：硕士

本论文从理论和实验两方面研究有机溶液的双光子吸收截面z-scan测量方法。双光子吸收材料具有可预见的广泛的应用前景，受到科学家们极大的关注。大吸收截面的双光子吸收材料研究和吸收截面测试研究是当前的研究热点。本文介绍双光子... 详细信息

本论文从理论和实验两方面研究有机溶液的双光子吸收截面z-scan测量方法。双光子吸收材料具有可预见的广泛的应用前景，受到科学家们极大的关注。大吸收截面的双光子吸收材料研究和吸收截面测试研究是当前的研究热点。本文介绍双光子吸收截面的常用测试方法。在双光子吸收理论和z-scan基础理论的基础上，研究影响有机溶液z-scan测试的因素，获得最佳的实验条件。利用美国光谱物理公司生产的飞秒激光器，对Rb甲醇溶液进行z-scan实验研究。在波长800nm处测试双光子吸收截面，获得与文献报道一致的结果。本文还用刀口测量法测试激光的光斑尺寸，用激光传输理论，拟合测试不同聚焦透镜的束腰光斑尺寸。对于厚样品的z-scan和闭孔z-scan也进行了实验研究。

关键词： z-scan技术双光子吸收系数β 双光子吸收截面σ 飞秒激光有机溶液

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有机分子材料的光电特性研究

有机分子材料的光电特性研究

作者：刘琳复旦大学

学位级别：硕士

金属酞菁是一类独特的二维p-π共轭大环体系物质,由于具有较高的荧光量子产额和单线态氧量子产额、在人体光学窗口(红外和近红外区)存在较强的吸收等优点,成为近年来光动力治疗(Photodynamic Therapy, PDT)领域研究非常广泛的一种光敏... 详细信息

金属酞菁是一类独特的二维p-π共轭大环体系物质,由于具有较高的荧光量子产额和单线态氧量子产额、在人体光学窗口(红外和近红外区)存在较强的吸收等优点,成为近年来光动力治疗(Photodynamic Therapy, PDT)领域研究非常广泛的一种光敏剂。此外,金属酞菁化合物较强的热稳定性、化学稳定性以及良好的线性和非线性光学性质,也使得该类化合物在光限幅、光通讯、光开关、数据存储、谐波发电、动态全息等方面得到广泛的应用,具有良好的发展前景。随着锁模技术和超短脉冲激光的日臻成熟,金属酞菁化合物在强光场下的性质逐渐引起人们极大的研究兴趣。目前,在纳秒和皮秒领域,对多种金属酞菁的非线性光学性质已经做了大量研究,但在飞秒激光下的研究相对较少,而且由于酞菁类化合物的溶解性较差,所以发现能全部溶解于溶剂的酞菁化合物并对其性质进行研究具有非常重要的意义。本论文所用的四种羧基金属酞菁化合物CuPc(COOH)4, CoPc(COOH)4, RuPc(COOH)4和FePc(COOH)8全部溶于二甲基亚砜。采用800nm的飞秒激光,通过z-scan非线性测试技术对四种化合物分别进行测试,样品均表现出明显的自散焦效应和反饱和吸收等非线性光学性质。对其三阶非线性光学参数进行计算,发现中心金属的选择对样品的非线性光学性质有很大的影响,三阶非线性极化率χ三阶非线性折射率n2及三阶非线性吸收系数β均随着中心取代的过渡金属原子序数的增加而增加。此外,羧基取代基数目的增多能够增强金属酞菁的非线性光学效应,且nF8/nRu≈2。论文通过离域电子共轭结构和电荷转移理论对实验结果进行了分析。本文在飞秒领域,首次对以上四种羧基取代的金属酞菁化合物的三阶非线性光学参数做了系统研究,得到位于同周期、同主族的中心金属离子的选择以及边缘取代基的选择对酞菁化合物的三阶非线性光学性能的影响规律。另外,实验中对半花菁多层LB膜的铁电性质与膜厚度的关系也进行了深入的研究。LB膜是一种超薄有序分子膜,利用LB膜沉积技术能在分子水平上制备有序超薄的有机分子膜,并且能够精确控制膜的厚度。实验中分别制备了10、20及40层单分子膜厚的z型半花菁染料LB膜,发现半花菁LB膜具有典型的铁电性,可作为铁电薄膜材料;矫顽场Ec随薄膜厚度的增加而单调递减,而且在膜厚30-200nm的范围内近似满足方程Ec∞/N-4/3;通过电介质性质的测量得出半花菁LB膜的最佳厚度约为60nm,与传统的铁电材料一致。本文的创新点是证明了有机半花菁LB膜的铁电性与分子膜层数N的关系满足Ec∞N-4/3,并解决了半花菁LB膜用于铁电存储设备的最佳厚度的问题。

关键词：金属酞菁 z-scan技术三阶非线性折射率三阶非线性吸收系数半花菁LB膜电滞曲线矫顽场最佳厚度

原位高压光学测试系统构建及小分子高压光学性质研究

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原位高压光学测试系统构建及小分子高压光学性质研究

作者：张宇吉林大学

学位级别：硕士

压力是重要的物理参数,其作用可以直接的改变物质状态,而利用金刚石创建的高压环境,由于金刚石本身的广谱透过特点,为高压环境中的物性研究提供了一个非常好的光学观测窗口。光与物质的相互作用过程及结果,可通过光谱学实验展现出来,进... 详细信息

压力是重要的物理参数,其作用可以直接的改变物质状态,而利用金刚石创建的高压环境,由于金刚石本身的广谱透过特点,为高压环境中的物性研究提供了一个非常好的光学观测窗口。光与物质的相互作用过程及结果,可通过光谱学实验展现出来,进而能够达到揭示物质内部结构及其响应过程结果的目的。将光谱学技术与高压环境相结合,是探讨高压作用下的物性演化趋势,并进行高压作用机理探讨的有力工具之一。其中,将高压技术与稳态吸收光谱相结合搭建原位高压稳态吸收光谱测量系统,可提供压力响应光学特性的判别依据及先导数据;将高压技术与非线性光学z-scan技术相结合搭建高压z-scan技术实验光路,可实现非线性光学方法对高压物性的研究;将高压技术与瞬态光谱相结合,可研究随压力演化的激发态动力学趋势。本文选择苝作为研究对象,苝作为一种典型的芳香烃,因为其分子结构简单,以及对外部压力的强烈依赖性使其成为研究压力响应吸收特性和电子迁移率的候选分子。苝的高压稳态吸收光谱表明,随着压力的增加,苝的三个吸收峰逐渐发生红移和展宽,并在高压下覆盖了整个可见光区域。但是由于苝的分子长轴较分子短轴对压力的依赖性更为明显,因此苝的吸收峰对压力响应呈现各向异性。苝在不同压力下的瞬态吸收光谱上升部分的时间基本保持不变,而快速弛豫过程呈现波浪状的变化趋势,归因于苝晶体结构的压力依赖性。本文主要研究内容为:第一部分绪论。概述了高压技术的发展历史和实验中使用的高压产生装置金刚石对顶砧,非线性光学的发展和z-scan技术的原理,以及高压下的动力学发展。第二部分,实验技术。首先,详细的介绍了金刚石对顶砧压机的组装过程以及样品装填过程;其次,详细的介绍了原位高压稳态吸收光谱测量系统和高压zscan技术实验光路的设计、构建过程;最后,介绍了高压瞬态吸收光谱测量系统。第三部分,实验数据分析。对测得的苝的高压稳态吸收光谱和瞬态吸收光谱数据进行分析。

关键词：高压技术稳态吸收光谱 z-scan技术飞秒瞬态吸收光谱苝

席夫碱—卟啉的合成及其三阶光学非线性的研究

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席夫碱—卟啉的合成及其三阶光学非线性的研究

作者：孙丽萍哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

非线性光学理论已经相当成熟，但是由于新材料的不断涌现，科研工作者从未停止寻找性质优良的非线性光学材料的步伐。而有机材料，由于结构易于剪裁，性质可调谐等优势，成为研究热点。通过提高材料的三阶非线性性能，可将其应用于光电... 详细信息

非线性光学理论已经相当成熟，但是由于新材料的不断涌现，科研工作者从未停止寻找性质优良的非线性光学材料的步伐。而有机材料，由于结构易于剪裁，性质可调谐等优势，成为研究热点。通过提高材料的三阶非线性性能，可将其应用于光电材料、光限幅器件等领域。卟啉材料由于中心具有大π共轭结构，产生电子离域作用，因此表现出优良的非线性光学特性。而席夫碱中的-C=N-赋予了它很强的分子内电荷转移特性，因此具有很好的研究价值。文中将席夫碱结构连于卟啉外端，研究卟啉的三阶光学非线性性质能否得到增强。本文提出四种带不同取代基的内消旋四对位席夫碱取代苯基卟啉，研究内容包括合成过程、结构表征、纳秒z-scan技术测量非线性光学系数、光限幅测试等。首先借助高斯软件，对四种席夫碱-卟啉分子结构进行优化，通过建立相关模型，得到最高电子占据轨道和最低电子未占据轨道电子云分布、前线分子轨道能隙、二面角等信息，从这些特性可初步窥见席夫碱-卟啉比普通卟啉具有更好的共轭性，由此可预测席夫碱-卟啉具有较好的三阶光学非线性性能。然后制备样品：通过研究催化剂、酸、反应时间、加入反应物的顺序等因素对卟啉产量的影响，得到最佳实验条件，这为席夫碱-卟啉的合成提供一定的方法参照。然后采用多种表征手段，包括紫外可见吸收谱、傅里叶红外光谱、液相联机质谱、荧光谱等，为证明席夫碱-卟啉的合成提供证据。通过不同能量下的纳秒z-scan实验，探测不同样品的三阶有效非线性折射系数以及有效非线性吸收系数，并进一步计算分子的二阶超极化率。结合量子化学计算结果，并与普通卟啉、其他非线性光学材料进行对比，进一步从实验上证实了席夫碱-卟啉具有更强的三阶非线性光学性质。将四种带不同取代基的席夫碱-卟啉进行对比，发现带氰基的席夫碱-卟啉二阶超极化率最大。光限幅测试的实验结果表现出响应灵敏、阈值低等特点，席夫碱-卟啉被认为是制作光限幅器件的优良材料。

关键词：非线性光学 z-scan技术光谱表征席夫碱-卟啉

碲化铅纳米材料结构调控及非线性光学性能研究

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碲化铅纳米材料结构调控及非线性光学性能研究

作者：余瑾会福建工程学院

学位级别：硕士

碲化铅(PbTe)作为一种重要的IV-VI族窄带隙半导体,大的热电系数、高的折射率、可调的形貌和高迁移率使其在光学储存器、超级电容器、电极以及光电探测器上备受瞩目。目前,针对PbTe非线性光学性能的研究较少,还未有对其结构与非线性光学... 详细信息

碲化铅(PbTe)作为一种重要的IV-VI族窄带隙半导体,大的热电系数、高的折射率、可调的形貌和高迁移率使其在光学储存器、超级电容器、电极以及光电探测器上备受瞩目。目前,针对PbTe非线性光学性能的研究较少,还未有对其结构与非线性光学性能之间构效关系的研究,而该研究对于拓展PbTe在非线性光限幅领域的应用具有重要的理论价值和科学意义。本文采用微波多元醇法制备PbTe纳米材料,实现对其形貌和结构的有效调控。并采用溶胶-凝胶湿化学工艺将PbTe纳米材料引入具有良好理化性能和透明性的二氧化硅凝胶玻璃基质中。采用场发射扫描电镜、X射线衍射、共聚焦激光拉曼光谱、红外光谱、紫外光谱和荧光光谱对PbTe及其复合凝胶玻璃的形貌、结构、组成以及线性光学性质进行系统表征。此外,采用z-scan技术研究PbTe及其复合凝胶玻璃的非线性光学性能,探索其形貌与非线性光学性能间的关系及其光限幅机理。主要结论如下:(1)利用微波多元醇法可有效控制PbTe纳米材料结构。通过调整反应时间、原材料的加入量等参数可实现对其结构的调控,获得PbTe空心微球、PbTe块状组合微球以及PbTe块状组合空心微球。z-扫描实验结果表明,PbTe空心微球呈现出饱和吸收到反饱和吸收的转变,PbTe块状组合微球及其空心结构仅出现反饱和吸收,证实可通过结构调整实现对PbTe纳米材料非线性光学性能的调控。(2)采用微波多元醇法实现对PbTe纳米材料形貌的调控。通过调整表面活性剂的种类和剂量参数可实现对其形貌的调控。对其形貌、组成、结构和线性光学性能进行系统表征。z-扫描实验结果表明,在六种形貌中,PbTe组装颗粒表现出最强的非线性光学性能和光限幅效应,PbTe纳米材料的非线性光学效应取决于单光子下的自由载流子吸收。证实可通过形貌调控实现PbTe纳米材料非线性光学性能的优化。(3)采用溶胶-凝胶法成功制备PbTe纳米材料复合凝胶玻璃,并对其形貌、结构、热稳定性和线性光学性能进行系统表征。z-扫描实验结果表明,引入二氧化硅凝胶玻璃基质中后,PbTe纳米材料保持其非线性光学性能,PbTe组装颗粒仍表现出最强的非线性光学性能和光限幅效应,且复合凝胶玻璃在高能量照射下和室温环境中能保持良好非线性光学稳定性,为其材料化和实用化奠定基础。

关键词：碲化铅非线性光学性能结构调控构效关系 z-scan技术

易溶性金属酞菁配合物的合成及激发态性质研究

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易溶性金属酞菁配合物的合成及激发态性质研究

作者：郑毅黑龙江大学

学位级别：硕士

当今社会正处于信息飞速发展的时代,激光技术的应用越来越广泛,基于强光光学的各种应用得到迅猛发展,相应地对各类非线性光学材料的研究也越来越深入,酞菁衍生物由于具有大的共轭体系而表现出优异的非线性光学性质,因此成为非线性光学... 详细信息

当今社会正处于信息飞速发展的时代,激光技术的应用越来越广泛,基于强光光学的各种应用得到迅猛发展,相应地对各类非线性光学材料的研究也越来越深入,酞菁衍生物由于具有大的共轭体系而表现出优异的非线性光学性质,因此成为非线性光学材料领域的研究热点。以制备具有优良三阶非线性光学性质且具有较好溶解性的金属酞菁衍生物为目标,设计合成了四-α-(3-吡啶氧基)系列酞菁[α-MPc(3-OPy)4,M为H2、Co、Ni、Cu、zn、Pb,OPy为吡啶氧基]、四-α-(2-乙烯氧基)乙氧基系列酞菁[α-MPc(OR)4,M为H2、Co、Ni、Cu、zn、InCl;OR为(2-乙烯氧基)乙氧基]以及轴向取代[四-α-(2-乙烯氧基)乙氧基铟酞菁[α-In(R')Pc(OR)4,OR为(2-乙烯氧基)乙氧基;R'为正乙基(C2)、正丙基(C3)、正丁基(C4)、正戊基(C5)、正己基(C6)、正辛基(C8)、苯基(Ph)、对甲基苯基(PhC)、对甲氧基苯基(PhOC)、对叔丁基苯基(PhtBu)、1-萘基(Naph)]。利用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、红外光谱(IR)、核磁共振(1H NMR)、元素分析(CHN)、激光解析飞行时间质谱等表征手段对以上酞菁配合物进行了表征,其中轴向取代铟酞菁、吡啶氧基、醚链酞菁等二十一种金属酞菁衍生物未见文献报道。采用z-scan技术在激光波长532 nm、脉冲宽度4 ns、重复率为10 Hz的条件下,研究了[α-MPc(3-OPy)4,M 为 Cu、zn、Pb;OPy 为吡啶氧基]、[α-MPc(OR)4,M为Ni、Cu、zn、InCl;OR为(2-乙烯氧基)乙氧基]的三阶非线性光学性质,探讨了中心金属、周边取代基与非线性光学性质的相关性,结果表明原子序数大的中心金属酞菁具有较大的二阶分子超极化率,铜酞菁的二阶分子超极化率略大于锌酞菁,乙烯氧基金属酞菁的二阶分子超极化率大于吡啶氧基金属酞菁。采用激光闪光光解技术,在激发波长410 nm、脉冲宽度4.5ns的实验条件下对 α-MPc(OR)4[M 为 zn、InCl,R =-CH2CH2OCH2CH3)]、α-In(R')Pc(OR)4 进行了瞬态吸收光谱的测定,获得了三线态瞬态吸收光谱,上述配合物均存在T1-Tn吸收;在580 nm激发光波长、4.5 ns脉冲宽度下,对上述酞菁配合物的三线态第一激发态寿命进行了测定,配合物的三线态第一激发态的寿命达到了微秒量级,轴向取代铟酞菁的三线态寿命均小于相应的铟氯酞菁的三线态第一激发态寿命,对甲氧基苯基轴向取代铟酞菁例外。

关键词：金属酞菁衍生物三阶非线性光学性质 z-scan技术瞬态吸收