半導體納米復合物的線性和非線性光學特性研究.pdf

1、激光的產(chǎn)生標志著非線性光學領(lǐng)域的誕生，隨之由于非線性光學材料在光開關(guān)、光限幅、光通訊以及光計算等領(lǐng)域的廣泛應用而引起人們?nèi)找鎻V泛的研究，并取得了許多引人注目的成績。非線性光學材料的種類很多，如有機材料，金屬納米顆粒，非線性晶體等，而半導體納米顆粒分散在有機聚合物形成的復合物的非線性由于具有一系列新的獨特的優(yōu)點而漸受關(guān)注，成為當前非線性光學材料研究的熱點之一。這種納米復合材料不僅具有其中半導體納米顆粒的本征光電性能，而且具有長程穩(wěn)定性和良

2、好的可加工性，納米聚合物還能使納米顆粒均勻分散其中，但這類材料研究時間還較短，還有很多新的現(xiàn)象和規(guī)律有待于深入的研究。 本論文主要利用吸收光譜、熒光光譜、透射電鏡、皮秒激光Z掃描系統(tǒng)等對硫化鋅、硫化鎘兩種半導體納米復合物的線性和非線性光學特性進行了研究，并從納米顆粒的微觀形貌和實驗條件對實驗結(jié)果進行了分析討論，從量子尺寸效應、表面效應、熱致非線性等方面探討了該納米復合材料的光學非線性的起源；研究了納米顆粒濃度、不同退火溫度對材料

3、的線性和非線性光學性質(zhì)的影響，通過對比，研究發(fā)現(xiàn)了它們之間的規(guī)律，同時還探討了納米顆粒的微觀形貌對材料的非線性光學性質(zhì)的重要影響，以便為這類新材料的深入研究提供一些更有價值的參考。本論文共分為四章，各章主要內(nèi)容如下： 第一章，簡要介紹了非線性光學的研究背景、發(fā)展現(xiàn)狀及非線性光學材料的研究進展，尤其是半導體納米復合物的研究背景和現(xiàn)狀，介紹了測量三階非線性光學性質(zhì)的Z掃描技術(shù)的測量原理和方法。 第二章，詳細研究了硫化鋅聚乙烯

4、吡咯烷酮納米復合懸浮液在532nm皮秒激光激發(fā)下的三階非線性光學特性，通過對實驗數(shù)據(jù)的擬合得到了樣品的非線性光學折射系數(shù)和吸收系數(shù)，以及三階非線性極化率系數(shù)，通過對比結(jié)果發(fā)現(xiàn)材料的三階非線性和納米顆粒的濃度之間的關(guān)系，并從樣品的微結(jié)構(gòu)、實驗條件等方面解釋了本樣品的非線性不同于相關(guān)樣品的非線性的原因。(該工作已于2009年1月發(fā)表在《JOURNAL OF PHYSICS D》上)。 第三章，系統(tǒng)研究了硫化鎘聚乙二醇(400)的納米

5、復合薄膜在不同退火溫度下的線性和非線性光學特性。結(jié)果表明，隨著退火溫度的升高，該樣品的吸收光譜和熒光光譜紅移，樣品在1064nm皮秒激光激發(fā)下具有正的非線性吸收系數(shù)和負的非線性折射系數(shù)，通過對實驗數(shù)據(jù)的擬合，得到其三階非線性極化率系數(shù)達10-9esu，對比發(fā)現(xiàn)，隨著退火溫度的升高，樣品的三階非線性極化率系數(shù)變大，并從半導體納米顆粒的量子尺寸效應和表面效應及樣品的微觀形貌等方面對材料較大的非線性進行了解釋。(該工作文稿已投《Applied