新型二维材料非线性及超快光谱性质研究

发布时间：2023-04-19 19:00

　　在二维材料中,电子的行为被束缚在二维平面内,因而描述电子行为的波函数将发生变化。当材料的厚度减小到和激子玻尔半径相当时,量子限域效应将导致其准连续的电子能带变为分立的能级,并且减弱的静电屏蔽作用将导致激子通过库伦作用更牢固的束缚。这些效应会导致二维材料与其相应块体表现出差异性的光物理现象。由于原子量级厚度,光与物质的强相互作用引发独特的非线性光学性质,如谐波产生、非线性折射、多光子吸收等,独特的电子能带结构导致如“声子瓶颈”效应、载流子倍增效应,为开发高性能光电子器件奠定基础。载流子的动力学过程可以由自身的尺寸效应、温度、外部电磁场或偏压、异质结界面处电荷转移等手段加以调控。二维材料独特的载流子行为和丰富的调控手段使其在光电子器件,尤其在微纳器件中表现出极大的应用潜力。得益于石墨烯的宽带非线性吸收和超快载流子动力学特性,构建了宽带饱和吸收体和超快光调制器;由于可调的直接带隙结构,面内各向异性和超高的载流子迁移率,高性能的黑磷光电探测器得以实现;由于静电屏蔽作用减弱,强的库伦相互作用使得激子紧束缚,引发了过渡金属硫化物(TMDs)中复杂的多体发光效应;由于超长的载流子寿命、扩散长度和较低...

【文章页数】：98 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的背景与意义
    1.2 三阶非线性及其应用
    1.3 载流子动力学及光谱表征技术
第2章 仪器及实验技术介绍
    2.1 飞秒激光的产生和频率转换技术
        2.1.1 飞秒激光产生和放大
        2.1.2 非线性频率转换
    2.2 瞬态吸收光谱技术
    2.3 Z-scan技术
    2.4 本章小结
第3章 二维类黑磷SnS三阶非线性与载流子动力学研究
    3.1 二维类黑磷SnS介绍
    3.2 SnS纳米片的制备与形貌表征
    3.3 SnS纳米片非线性吸收特性研究
    3.4 SnS纳米片载流子动力学研究
    3.5 本章小结
第4章 尺寸效应对二维SnS非线性与载流子动力学影响
    4.1 载流子动力学调控
    4.2 不同层数SnS纳米片形貌表征
    4.3 SnS纳米片的线性和非线性参数
    4.4 载流子动力学变化
    4.5 本章小结
第5章 基于Sn S& CAS非线性效应的光学非对易传输特性研究
    5.1 光子二极管
    5.2 非对易光传输模拟结果
    5.3 反饱和吸收层
    5.4 非对易光传输实验结果
    5.5 本章小结
第6章 二维MXene表面等离激元动力学特性研究
    6.1 二维MXene简介
    6.2 形貌表征与结构模型
    6.3 稳态光学响应
    6.4 瞬态吸收实验结果
        6.4.1 带间载流子动力学
        6.4.2 横向SP模式超快动力学
        6.4.3 纵向SP模式动力学
    6.5 本章小结
第7章 总结和展望
参考文献
指导教师对研究生学位论文的学术评语
答辩委员会决议书
攻读博士学位期间发表论文与其他成果
致谢



本文编号：3794033