半導(dǎo)體納米復(fù)合物的線性和非線性光學(xué)特性研究.pdf

1、激光的產(chǎn)生標(biāo)志著非線性光學(xué)領(lǐng)域的誕生，隨之由于非線性光學(xué)材料在光開關(guān)、光限幅、光通訊以及光計(jì)算等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)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(jī)。非線性光學(xué)材料的種類很多，如有機(jī)材料，金屬納米顆粒，非線性晶體等，而半導(dǎo)體納米顆粒分散在有機(jī)聚合物形成的復(fù)合物的非線性由于具有一系列新的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而漸受關(guān)注，成為當(dāng)前非線性光學(xué)材料研究的熱點(diǎn)之一。這種納米復(fù)合材料不僅具有其中半導(dǎo)體納米顆粒的本征光電性能，而且具有長(zhǎng)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(shí)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(duì)硫化鋅、硫化鎘兩種半導(dǎo)體納米復(fù)合物的線性和非線性光學(xué)特性進(jìn)行了研究，并從納米顆粒的微觀形貌和實(shí)驗(yàn)條件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析討論，從量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、熱致非線性等方面探討了該納米復(fù)合材料的光學(xué)非線性的起源；研究了納米顆粒濃度、不同退火溫度對(duì)材料

3、的線性和非線性光學(xué)性質(zhì)的影響，通過對(duì)比，研究發(fā)現(xiàn)了它們之間的規(guī)律，同時(shí)還探討了納米顆粒的微觀形貌對(duì)材料的非線性光學(xué)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(jià)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(jiǎn)要介紹了非線性光學(xué)的研究背景、發(fā)展現(xiàn)狀及非線性光學(xué)材料的研究進(jìn)展，尤其是半導(dǎo)體納米復(fù)合物的研究背景和現(xiàn)狀，介紹了測(cè)量三階非線性光學(xué)性質(zhì)的Z掃描技術(shù)的測(cè)量原理和方法。 第二章，詳細(xì)研究了硫化鋅聚乙烯

4、吡咯烷酮納米復(fù)合懸浮液在532nm皮秒激光激發(fā)下的三階非線性光學(xué)特性，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合得到了樣品的非線性光學(xué)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(duì)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(shí)驗(yàn)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(fù)合薄膜在不同退火溫度下的線性和非線性光學(xué)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(fù)的非線性折射系數(shù)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合，得到其三階非線性極化率系數(shù)達(dá)10-9esu，對(duì)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(dǎo)體納米顆粒的量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)及樣品的微觀形貌等方面對(duì)材料較大的非線性進(jìn)行了解釋。(該工作文稿已投《Applied