二氧化鈦定向薄膜的水熱法制備和光學性能研究.pdf

1、二階非線性光學薄膜材料在光通訊、光信息處理以及光學存貯等領域具有非常廣闊的應用前景?；趫蟮溃航鸺t石TiO2(110)和(001)等晶面具有顯著的二階非線性光學性能，本文設想：通過制備沿[110]或[001]晶向生長的金紅石型TiO2定向薄膜，以實現(xiàn)TiO2薄膜材料二階非線性光學性能的高性能化，為光電功能器件的開發(fā)提供候選薄膜光學材料。
　　以載玻片或FTO玻璃為襯底，采用水熱合成方法，本文制備了系列金紅石TiO2薄膜。利用紫外-

2、可見-近紅外透過光譜、Maker條紋法探索了不同鈦源種類、水熱時間對TiO2薄膜的光學透過性能和二階非線性光學性能的影響規(guī)律，并利用X射線衍射譜、場發(fā)射掃描電鏡等表征手段分析了兩種薄膜具有二次諧波產(chǎn)生的原因。獲得的主要成果如下：
　　(1)以載玻片為襯底，兩種鈦源制備薄膜的倍頻信號強度隨水熱時間的延長而增加，鈦酸丁酯為鈦源制備薄膜的倍頻信號強度約為 Y切石英晶體的1.4倍，對應的1064nm和532nm的透過率分別為54％和46％

3、。TiCl4為鈦源制備薄膜的倍頻信號強度約為 Y切石英晶體的2.3倍，對應的1064nm和532nm的透過率分別為12％和10％；XRD分析表明薄膜是金紅石型 TiO2，且(110)衍射峰強度最大，而(002)衍射峰很弱；FESEM表明薄膜是由許多沿各個方向生長的四方形棒子組成，每個棒子的四個側(cè)面是(110)晶面；結(jié)合結(jié)構(gòu)和形貌分析，我們認為薄膜的倍頻性能主要源自(110)晶面內(nèi)沿[001]晶向的Ti(γ)-O(α)-Ti(γ)-O(α

4、)之子鏈。
　　(2)以FTO玻璃為襯底，兩種鈦源制備薄膜的倍頻信號強度隨水熱時間的延長而增加，以鈦酸丁酯為鈦源制備薄膜的倍頻信號強度近似于 Y切石英晶體的信號強度，對應的1064nm和532nm的透過率分別為28％和27％。以 TiCl4為鈦源制備薄膜倍頻信號強度可達石英晶體的3倍，對應的1064nm和532nm的透過率分別為62％和53％。XRD分析表明薄膜是金紅石型 TiO2，(110)晶面衍射峰幾乎沒有，但(002)晶面衍