液相剥离法大规模制备锑烯量子点及其非线性光学效应研究

发布时间：2020-06-30 03:49

【摘要】：锑烯是继黑磷之后,又一被发现的第五主族单质二维晶体材料。自2015年以来,科学家们对除了锑烯的原子结构、电子特性以及制备方法进行了深入的研究,还对锑烯在半导体器件、分子吸附、热电材料、非线性光学器件等领域进行丰富的应用性研究。此外,锑烯量子点作为锑烯的衍生物,近期也获得研究者的关注,发现其在光热治疗中具有潜在的应用价值。本文以液相剥离法大规模制备高质量的锑烯量子点。首先,研究了锑烯量子点在NMP中分散浓度以及稳定性;其次,TEM以及AFM的结果表明,量子点的平均粒径为2.6nm、平均厚度为2.8nm,其大小十分均一;最后,拉曼光谱、HRTEM以及XPS光谱的结果表明制备出的量子点为β相结构,晶体质量较好,但表面存在氧化。与此同时,利用Z扫描法研究了锑烯量子点的非线性饱和吸收特性,其饱和光强为6.303GW/cm2,调制深度为1.1%。利用旋涂法将锑烯量子点镀在反射镜片上,制成的可饱和吸收镜作为调Q元件,成功实现了 639nm Pr:YLF激光器的调Q运转。其平均输出功率为83mW,测量脉宽为255ns,重复频率为227kHz。光-光转换效率和斜效率分别为10.4%和10.1%,这也是首次对锑烯量子点的调Q特性进行的研究。最后,本文研究了锑烯量子点的空间自相位调制效应,并得到了锑烯量子点在633nm下的非线性折射系数真n2(8.1292X10-15m2/W)。阐述了基于锑烯量子点的空间自相位调制效应的全光开关原理,并设计了光开关的测试装置,成功的实现了1064nm波段的光对可见到近红外整个波段光的调制。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ265.22;TB383.1
【图文】：

空间自相位调制效应就是由于非线性折射产生的一种现象，具体来说，当一束激光逡逑穿过非线性材料时，在非线性折射率对空间相位的调制作用下，透射光在光屏上呈现出逡逑明暗相间的衍射环图案的现象（如图２．２－ｂ所示）。逡逑三阶非线性效应在光电器件、光通讯和全光网络中己经获得了应用，尤其在新材料逡逑中，寻找非线性系数较大的材料越来越重要，因此，大量用来测试材料的非线性光学系逡逑数的方法就应运而生。例如简并四波混频法、Ｚ扫描法、光束畸变法、双波耦合法、光逡逑克尔效应法、椭圆偏振法、三次谐波法等【８１，８２１都可以用来直接或者间接的实现非线性逡逑光学系数的测量。Ｚ扫描法的出现是非线性测量领域的重要进展，一方面，实验装置十逡逑分简单，很容易操作，而且灵敏度高；另外，它还能同时测量材料的非线性折射和非线逡逑性吸收系数并实现对非线性折射符号的判定，几乎成为了研宄材料非线性光学效应的标逡逑准方法。Ｚ扫描法分为开孔Ｚ扫描和闭孔Ｚ扫描，分别用来测试材料的非线性吸收以及逡逑非线性折射系数。逡逑２．３非线性测试技术逡逑２．３．１邋Ｚ扫描法测非线性吸收逡逑开孔Ｚ扫描的实验装置如图２．３－ａ所示

－Ｚ邋0邋＋ｚ逡逑图２．３逦（ａ）开孔Ｚ扫描装置；（ｂ）闭孔Ｚ扫描装置逡逑闭孔Ｚ扫描装置如图２．３－ｂ，其不同之处在于其Ｄ２探头之前加了一个小孔阑。一般逡逑激光光束的横截面光强符合高斯分布，中间最强，随径向递减，但是非线性折射率却与逡逑光强有关，此时材料就起着凸透镜或者凹透镜的作用，当样品在焦点附近移动的时候，逡逑透射光发散角就会随之变化，而小孔光阑大小固定，这时透过小孔被Ｄ２接收探测的光逡逑功率会随着样品位置Ｚ发生变化，呈现峰后谷或先谷后峰的曲线，非线性折射率由此便逡逑可以拟合计算出来。逡逑２．３．２空间自相位调制效应测非线性折射逡逑空间自相位调制效应是由非线性折射产生的一种效应，在强光条件下，材料的折射逡逑率由两部分构成，如式（２．３）所示，其中ｎ２Ｉ代表的就是非线性折射部分，而这部分则会逡逑引起相位偏移（简称为“相移”），而相移则可用以下公式表示：逡逑Ａｉ／；（ｒ）邋＝邋（＾Ｙ￡）／0Ｌｎ２／（ｒ

【参考文献】

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1 徐慧;;锑及其硫化物的特性[J];资源环境与工程;2015年04期

2 张云翠,贯丛,刘春光;甲基橙掺杂聚乙烯醇薄膜简并四波混频特性的实验教学研究[J];物理实验;2005年04期

本文编号：2734815