有機(jī)無機(jī)二維雜化材料的制備及非線性光學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、隨著激光科學(xué)的發(fā)展，有關(guān)非線性光學(xué)材料的研究引起了科學(xué)家越來越多的關(guān)注。非線性光學(xué)材料表現(xiàn)出來的飽和吸收、反飽和吸收、非線性折射等特性，使其可以被廣泛應(yīng)用于激光鎖模、激光防護(hù)及光開關(guān)等領(lǐng)域。近年來，基于石墨烯及類石墨烯結(jié)構(gòu)的二維材料以其優(yōu)越的物理和化學(xué)性質(zhì)引起了研究者極大的興趣，而針對(duì)該類二維材料的非線性光學(xué)性質(zhì)的研究還相對(duì)較少。理論研究表明當(dāng)材料的厚度減小至單原子層厚度時(shí)，其電子會(huì)被局域在該二維平面，從而導(dǎo)致材料的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)較之于

2、塊體材料發(fā)生很大的變化。本論文以石墨烯、硫化鉬、硫化鎢及并五苯衍生物為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)并合成了數(shù)個(gè)有機(jī)無機(jī)二維雜化材料，利用Z-掃描和瞬態(tài)吸收等技術(shù)研究了這些材料在不同條件下的非線性光學(xué)性質(zhì)。
　　本論文的主要工作包括以下幾個(gè)部分：
　　1.合成了還原氧化石墨烯-硫化鉛（rGO-PbS）納米異質(zhì)結(jié)材料，并利用開孔Z-掃描技術(shù)研究了其非線性光學(xué)性質(zhì)。該雜化材料無論在可見光區(qū)（532 nm）還是近紅外區(qū)（1064 nm）都具有比單獨(dú)的

3、氧化石墨烯（GO）和PbS量子點(diǎn)更強(qiáng)的光限幅響應(yīng)。我們進(jìn)一步又把該復(fù)合材料摻雜到聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中制成高聚物復(fù)合薄膜，測(cè)得該薄膜也具有良好的光限幅特性。
　　2.提出了聚三己基噻吩（P3HT）修飾二維硫化鉬（MoS2）的新策略，合成了新型有機(jī)半導(dǎo)體與二維半導(dǎo)體材料復(fù)合的納米異質(zhì)結(jié)材料 P3HT-MoS2。該異質(zhì)結(jié)材料能夠很好地分散于數(shù)種有機(jī)溶劑中，通過開孔 Z-掃描測(cè)試發(fā)現(xiàn)在相同的入射激光能量下，MoS2以及P3HT主

4、要表現(xiàn)為飽和吸收性質(zhì)，而P3HT-MoS2異質(zhì)結(jié)材料則轉(zhuǎn)化為反飽和吸收。
　　3.制備了基于WS2和TiC納米片的飽和吸收器件。將WS2和TiC納米片附著到金鏡片上制成反射型飽和吸收器件，把該器件應(yīng)用于摻銩光纖激光器的空腔中，成功地實(shí)現(xiàn)了2μm波段處的激光鎖模。
　　4.系統(tǒng)地研究了三種并五苯衍生物的三階非線性光學(xué)性質(zhì)，提出了單線態(tài)裂分誘導(dǎo)的激發(fā)態(tài)吸收機(jī)理。該類材料在532 nm激光照射下，具有比傳統(tǒng)的C60具有更強(qiáng)的光限幅