主客体微米单晶和纯无机钙钛矿薄膜的激光性质研究
发布时间：2021-01-28 09:40
激光具有高强度,方向单一性,单色性,相干长度长等优异性质,相关应用已经拓展到光电、通信、医药等多个领域。本文通过研究以染料分子为增益介质的主客体微米单晶和纯无机钙钬矿薄膜的激光性质,深入理解这两种材料的光物理和光化学过程,并为发展光电器件提供了途径。论文的工作主要分为两个部分:1.我们通过自组装过程制备了一种新型主客体包合的单晶材料,基于柱芳烃（P5）和一种有机激光染料分子,反式-4-（对二甲氨基苯乙烯基）-1-甲基吡啶碘（DASP）。单晶结构表征表明两个P5分子为一个DASP分子提供超分子纳米腔,形成2P5（?）DASP结构,且染料分子DASP在主客体微米单晶中排列一致。这种空间约束有效地抑制了DASP的聚集诱导淬灭效应（ACQ）和其他非辐射通道,相比于单独的DASP分子具有更高的量子产率。同时2P5（?）DASP微米单晶具有规则的形状和平滑的表面,可以形成F-P腔,产生具有低阈值（约为230μJ/cm2）和高Q因子（约为1300）的稳定激光。2.我们报道了一种特殊的基于溶液体系一步合成CsPbX3（X=Br,I）钙钛矿薄膜的方法,通过加入长链八烷基卤化胺（OAX）形成无孔且具有超级...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２玻尔兹曼分布和非平衡态分布示意图Ｗ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｂｏｌｔｚｍａｎｎ＇ｓ?ｌａｗ?ａｎｄ?ｎｏｎ?ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ??
?第一章绪论??如图１．２所示，在热力学平衡状态下，处于高能级的粒子数永远小于处于低能级的粒??子数，不会发生光放大。因此，产生激光需要一个脱离平衡态的系统，通过提供外部能量??使足够多的粒子留在高能级上。??３－ｌｅｖｅｌｓ?ｓｃｈｅｍｅ?４－ｌｅｖｅｌｓ?ｓｃｈｅｍｅ??＿?＿?辦?＿?（Ｅ３）?Ｃ?ｆ？??／＼?？？?Ｆａｓｔ?ｎｏｎ－ｒａｄｉａｔｉｖｅ?ｄｅｃａｙ?／＼?＊？?Ｆａｓｔ?ｎｏｎ－ｒａｄｉａｔｉｖｅ?ｄｅｃａｙ??ｊ?ｒ?，?＾?？?（Ｃ２）?＼?？＇?ｆ－?（Ｅ２）??Ｕｓｅｒ??＾■８ＳＣｒ?ｆ?ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ??ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ?２?，，??（Ｅｌ）??？?＾?＂?（Ｅｌ－ｇｒｏｕｎｄ?ｓｔａｔｅ）?＿?？?？?／Ｆａｓｔ?ｎｏｎ－ｒａｄｉａｔｉｖｅｄｅｃａｙ??■Ｌｄ—＿一????（ＥＯ）??图１．３三能级和四能级系统【３］??Ｆｉｇｕｒｅｌ．３?Ｅｘａｍｐｌｅ?ｏｆ?ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌ?ａｎｄ?ｆｏｕｒ?ｌｅｖｅｌ?ｓｙｓｔｅｍｓ??一般能实现激光的为三能级系统，如图１．３所示，泵浦能量对应的跃迁发生在石到公??能级，激光跃迁发生在及到＆能级。通过吸收泵浦能量，激发态粒子迅速地从及弛豫到五２??能级，在能级上停留的时间长于回到基态的时间，高能级粒子的衰减分为辐射过程和非??辐射过程，如果荧光衰减的速度很快或者非辐射辐射效率很高，也很难有电子留在高能级??上
第一章绪论??当随着载流子浓度增加材料产生的光增益和激光模态需要的有效增益两者重合时即出现??激光。下图１．３以ＧａＡｓ纳米棒为例说明激光产生的过程ｔ＇???ＨＥｌＩｂ??１０４?：?——？?——ＨＥ２１ｂ??：?——ＥＨ１ｌｂ??ｒ???、、?——ＴＥ０１??Ｂ?——ＴＭ０１??｜?、？、、、．??吞?一—?＼、??卜?１〇３＿?６？严??／?５．５?ｘ?１０１８?ｃｍ－３?＾＼＼＼??ｆ?乂?４．５ｘｌ０１８ｃｍ＾??ｒ－１?｜?！?ｃ?＇?Ｉ?＇?Ｉ?｜??８００?８２０?８４０?８６０?８８０?９００??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??图１．４当材料增益和模式增益重合时出现激光ｍ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｖｅｒｌａｐ?ｏｆ?ｍｏｄａｌ?ｇａｉｎ?ａｎｄ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ｇａｉｎ??１．１．５激光的空间分布和光谱性质??稳定状态的激光器能够持续产生光波，而且光波经过多次在镜面间的反射在空间上??的结构不发生改变。激光空间上的性质包括波前曲率和光斑扩束。从数学上说，这些光束??必须符合赫尔姆霍兹方程和高斯分布。在垂直于光传输方向ｚ平面上的强度分布符合高斯??分布曲线。光束腰ｗ定义为强度是最大强度１／ｅ２处的半径。当在ｚ方向上的初始位置时，光??斑尺寸＿最小，光波的波前曲率无限大，光斑大小随着ｚ轴距离增大，当位置无限远时，??光斑发散极限是Ｗｚ。这里讨论的是最基本的高斯模型，近轴光波的一个简单解，同时也??存在其他的解。谐振腔中的每一个振荡模式都是这些解的线性组合。这样激光的横向结构??会变得更加复杂
本文编号：3004774
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２玻尔兹曼分布和非平衡态分布示意图Ｗ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｂｏｌｔｚｍａｎｎ＇ｓ?ｌａｗ?ａｎｄ?ｎｏｎ?ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ??
?第一章绪论??如图１．２所示，在热力学平衡状态下，处于高能级的粒子数永远小于处于低能级的粒??子数，不会发生光放大。因此，产生激光需要一个脱离平衡态的系统，通过提供外部能量??使足够多的粒子留在高能级上。??３－ｌｅｖｅｌｓ?ｓｃｈｅｍｅ?４－ｌｅｖｅｌｓ?ｓｃｈｅｍｅ??＿?＿?辦?＿?（Ｅ３）?Ｃ?ｆ？??／＼?？？?Ｆａｓｔ?ｎｏｎ－ｒａｄｉａｔｉｖｅ?ｄｅｃａｙ?／＼?＊？?Ｆａｓｔ?ｎｏｎ－ｒａｄｉａｔｉｖｅ?ｄｅｃａｙ??ｊ?ｒ?，?＾?？?（Ｃ２）?＼?？＇?ｆ－?（Ｅ２）??Ｕｓｅｒ??＾■８ＳＣｒ?ｆ?ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ??ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ?２?，，??（Ｅｌ）??？?＾?＂?（Ｅｌ－ｇｒｏｕｎｄ?ｓｔａｔｅ）?＿?？?？?／Ｆａｓｔ?ｎｏｎ－ｒａｄｉａｔｉｖｅｄｅｃａｙ??■Ｌｄ—＿一????（ＥＯ）??图１．３三能级和四能级系统【３］??Ｆｉｇｕｒｅｌ．３?Ｅｘａｍｐｌｅ?ｏｆ?ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌ?ａｎｄ?ｆｏｕｒ?ｌｅｖｅｌ?ｓｙｓｔｅｍｓ??一般能实现激光的为三能级系统，如图１．３所示，泵浦能量对应的跃迁发生在石到公??能级，激光跃迁发生在及到＆能级。通过吸收泵浦能量，激发态粒子迅速地从及弛豫到五２??能级，在能级上停留的时间长于回到基态的时间，高能级粒子的衰减分为辐射过程和非??辐射过程，如果荧光衰减的速度很快或者非辐射辐射效率很高，也很难有电子留在高能级??上
第一章绪论??当随着载流子浓度增加材料产生的光增益和激光模态需要的有效增益两者重合时即出现??激光。下图１．３以ＧａＡｓ纳米棒为例说明激光产生的过程ｔ＇???ＨＥｌＩｂ??１０４?：?——？?——ＨＥ２１ｂ??：?——ＥＨ１ｌｂ??ｒ???、、?——ＴＥ０１??Ｂ?——ＴＭ０１??｜?、？、、、．??吞?一—?＼、??卜?１〇３＿?６？严??／?５．５?ｘ?１０１８?ｃｍ－３?＾＼＼＼??ｆ?乂?４．５ｘｌ０１８ｃｍ＾??ｒ－１?｜?！?ｃ?＇?Ｉ?＇?Ｉ?｜??８００?８２０?８４０?８６０?８８０?９００??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??图１．４当材料增益和模式增益重合时出现激光ｍ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｖｅｒｌａｐ?ｏｆ?ｍｏｄａｌ?ｇａｉｎ?ａｎｄ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ｇａｉｎ??１．１．５激光的空间分布和光谱性质??稳定状态的激光器能够持续产生光波，而且光波经过多次在镜面间的反射在空间上??的结构不发生改变。激光空间上的性质包括波前曲率和光斑扩束。从数学上说，这些光束??必须符合赫尔姆霍兹方程和高斯分布。在垂直于光传输方向ｚ平面上的强度分布符合高斯??分布曲线。光束腰ｗ定义为强度是最大强度１／ｅ２处的半径。当在ｚ方向上的初始位置时，光??斑尺寸＿最小，光波的波前曲率无限大，光斑大小随着ｚ轴距离增大，当位置无限远时，??光斑发散极限是Ｗｚ。这里讨论的是最基本的高斯模型，近轴光波的一个简单解，同时也??存在其他的解。谐振腔中的每一个振荡模式都是这些解的线性组合。这样激光的横向结构??会变得更加复杂
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