石墨烯纳米结构的光电性质理论研究

发布时间：2023-12-24 11:06

　　由于石墨烯基非线性光学材料在光子学及光电子学领域具有重要的应用,近年来石墨烯非线性光学性质及其调控研究引起了实验和理论研究兴趣。本文采用量子化学方法计算了石墨烯量子点的非线性光学性质,探讨了影响非线性光学性质的的因素:包括尺寸、取代基、频率色散效应、外电场和掺杂基团,为高性能石墨烯量子点光电材料的设计和合成提供了理论依据。取得主要结果如下:1.研究了六角石墨烯量子点的静态和动态下线性极化率和第二超极化率。讨论了石墨烯量子点的线性极化率和第二超极化率与量子点尺寸、取代基和入射光频率的关系。研究发现,随着石墨烯量子点尺寸的增大,前线分子轨道能隙减小,导致了极化率和静态第二超极化率的增加。此外,引入电子给体/受体可以显著增加石墨烯量子点的(超)极化率。最后,我们还讨论了石墨烯量子点的线性极化率和第二超极化率的频率色散效应,并发现石墨烯量子点的三阶非线性光学性质受入射光频率强烈影响,因此可以通过改变入射光频率来调控其非线性光学响应。2.研究了中心对称的六角石墨烯量子点在外电场作用下的第一超极化率以及其结构、前线分子轨道、态密度等电子性质。我们发现,外电场场强的大小和方向对石墨烯量子点结构有重要...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 非线性光学效应
    1.2 非线性光学材料
    1.3 石墨烯非线性光学
    1.4 课题提出与研究内容
2 非线性光学系数的量子化学计算方法
    2.1 多态求和法
    2.2 有限场方法
    2.3 从头算(abinitio)方法
    2.4 半经验方法
    2.5 密度泛函理论
3 石墨烯量子点极化率和第二超极化率的尺寸效应、取代效应和频率色散效应
    3.1 引言
    3.2 计算方法
    3.3 结果与讨论
    3.4 本章小结
4 外电场下六角石墨烯量子点的二阶非线性光学性质
    4.1 引言
    4.2 计算方法
    4.3 结果与讨论
    4.4 本章小结
5 环硼氮烷环(B3N3)掺杂石墨烯量子点三阶非线性光学性质
    5.1 引言
    5.2 计算方法
    5.3 结果与讨论
    5.4 本章小结
6 结论
参考文献
作者简历
学位论文数据集



本文编号：3874386