Ge-S二元體系硫系玻璃的微結(jié)構(gòu)及光學性能研究.pdf

1、“如果說20世紀是電子世紀，那么21世紀是‘光子世紀’，光子技術(shù)將帶來一場超過電子技術(shù)的產(chǎn)業(yè)革命?！庇纱丝梢?，具有優(yōu)良性能的光學材料將愈發(fā)受到廣泛關(guān)注。而硫系玻璃正是一種有著許多迷人性能的新型光學材料。例如，硫系玻璃的寬透過窗口和靈敏的光致變化效應(yīng)使之成為用于制作光柵和波導等器件的理想材料。此外，得益于良好的透紅外性能和隨機準相位匹配技術(shù)，硫系玻璃微晶化是一條可通往中紅外光轉(zhuǎn)換器件的便宜且有效的嶄新道路。因此，本文對Ge-S二元體系硫系

2、玻璃的微結(jié)構(gòu)及缺陷進行了系統(tǒng)研究，并對GeS2玻璃進行了微晶化處理以獲得具有永久二階非線性光學性能的硫系微晶玻璃。 利用拉曼散射和正電子湮滅技術(shù)，本文對最簡單的Ge-S二元體系玻璃中的微觀結(jié)構(gòu)和缺陷進行了系統(tǒng)地研究。首先，利用拉曼散射技術(shù)表征了Ge-S二元玻璃的中程有序框架；然后，通過正電子湮沒技術(shù)測試得到玻璃的缺陷信息。研究發(fā)現(xiàn)，在GeSx硫系玻璃中，有不同缺陷態(tài)存在于富鍺區(qū)(x＜2)、富硫但沒有S8環(huán)區(qū)(2≤x＜3.6)和富

3、硫且有S8環(huán)區(qū)(x≥3.6)。在富鍺區(qū)(x＜2)，由于較長鍵長的Ge-Ge金屬鍵的出現(xiàn)，Ge-3-基自由體積缺陷有著較大體積，表現(xiàn)出有著較長的捕獲態(tài)正電子壽命(～0.445 ns)。當2≤x＜4時，這一區(qū)的玻璃結(jié)構(gòu)并未隨S含量的增加有實質(zhì)性的變化，因此它們有著基本相同的捕獲態(tài)正電子壽命。而在x＞4的富硫區(qū)，新結(jié)構(gòu)單元S8環(huán)的出現(xiàn)減小了整個玻璃網(wǎng)絡(luò)中的開孔體積尺寸，故表現(xiàn)出短的捕獲態(tài)正電子湮沒壽命。GeSx玻璃的這些缺陷信息將對以后理解及

4、解釋硫系玻璃中各種光敏性能有著很大幫助。 此外，本文還對與β-GeS2晶體有相同化學計量比的GeS2玻璃進行了微晶化處理，并利用Maker條紋技術(shù)對微晶玻璃進行了二階非線性光學屬性研究。通過在460℃不同時間的析晶處理，可制得含有非線性光學晶體β-GeS2的透紅外微晶玻璃。根據(jù)Maker條紋理論和粉未法得到一組新的、適用于描述微晶玻璃二次諧波產(chǎn)生的公式，并對獲得的硫系微晶玻璃的二階非線性光學系數(shù)進行了計算(最大值：～4.29 p