材料的表面特性與有機(jī)材料的光學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、本文利用飛秒激光、結(jié)合雙光子光電能譜方法對Cu(111)和Cu(775)表面進(jìn)行了探測，對激光作用于中心對稱半導(dǎo)體表面時的面極化極化張量及體極化張量進(jìn)行了分析，研究了摻雜乙基紅(Ethyl Red)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜在全光開關(guān)方面的應(yīng)用。本研究主要內(nèi)容包括：
　　 ⑴利用雙光子光電能譜(two-photon photoemission(2PPE))方法在光子能量為3.4-5 eV的范圍內(nèi),對Cu(111)及鄰近Cu

2、(111)晶面的Cu(775)晶面兩個樣品系統(tǒng)進(jìn)行了研究。利用飛秒激光的激發(fā)時間與電子在鏡像態(tài)上的存在壽命具有可比性,通過調(diào)節(jié)光子的能量來探測共振激發(fā)時電子的能譜曲線(EDC)。我們在Cu(775)面探測到了一個新的、之前研究中未被發(fā)現(xiàn)的中間電子態(tài)。
　　 ⑵利用角度分辨、可調(diào)諧的雙光子光電能譜方法去描繪單晶銅的一個空閑體態(tài),這個空閑體態(tài)是指位于真空能級下0-1 eV范圍內(nèi)、在L點(diǎn)附近的sp-能帶。使用比較強(qiáng)的泵浦源,在實驗中我

3、們成功地觀察到存在壽命較短的體態(tài)。在實驗中所觀測到的躍遷能量、以及該體態(tài)隨光子能量hω的分布與緊束縛帶結(jié)構(gòu)模型(Tight-Binding Band-Strcture Model)的計算結(jié)果吻合較好。雙光子躍遷的末態(tài)能量隨激發(fā)光子能量hω變化的比例系數(shù)為～1.64,不同于之前觀測到的銅的n=1和n=2的二維分布的(2D)鏡像態(tài)能量隨激發(fā)光子能量hω變化的情況,其比例系數(shù)分別為1和2。
　　 ⑶當(dāng)激光入射到非線性介質(zhì)時,在界面處的

4、反射光中會產(chǎn)生二次諧波。我們利用m3m和432晶系中心對稱晶體的對稱特性,在橫模激光和縱模激光泵浦非線性介質(zhì)的情況下,對其(001)及(111)晶面的面極化率張量及體極化率張量的表現(xiàn)形式進(jìn)行了計算。通過對計算結(jié)果的分析并比較這兩個平面反射的二次諧波s偏振的各向異性分量的振幅,而把晶面(111)表面對反射二次諧波的貢獻(xiàn)分析出來的可能性,這是在相關(guān)方面研究中首次對縱模激光場在非線性介質(zhì)表面導(dǎo)致的極化率張量的分量情況進(jìn)行的研究分析。
　

5、　 ⑷測量了在氦鎘激光(441.6 nm,CW)和半導(dǎo)體激光(532 nm,CW)照射下乙基紅摻雜PMMA薄膜的吸收光譜,并且利用克拉默斯-克勒尼希關(guān)系(Kramers-Kronig relation,簡稱k-k變換)對532納米激光激發(fā)樣品時的折射率變化進(jìn)行了模擬。研究了氦鎘連續(xù)激光(He-Cd)和532納米的半導(dǎo)體連續(xù)激光對乙基紅摻雜PMMA薄膜的透射強(qiáng)度的雙光束調(diào)制。研究表明,乙基紅摻雜PMMA薄膜在全光開關(guān)方面有潛在的應(yīng)用價值

6、。
　　 ⑸以乙基紅摻雜PMMA薄膜為樣品,經(jīng)斬波調(diào)制的半導(dǎo)體激光(532 nm,CW)作為控制光束并以線偏振氦氖激光(632.8nm,CW)作為探測光,測量了在不同功率和不同調(diào)制頻率的控制光作用下聚合物薄膜樣品的全光開關(guān)特性,分析了薄膜樣品的摻雜濃度和溶劑對全光開關(guān)效應(yīng)的影響。實驗結(jié)果表明,在室溫條件下,利用光功率為8毫瓦和周期為0.66毫秒的控制光,乙基紅有機(jī)聚合物薄膜具有良好開關(guān)響應(yīng)特性和40％以上的開關(guān)調(diào)制深度,最大的調(diào)

7、制深度達(dá)72％；合適的摻雜濃度(2wt％～6wt％)的薄膜樣品的開關(guān)特性較優(yōu),用偶極矩較大的溶劑制備的薄膜樣品其全光開關(guān)效應(yīng)較強(qiáng),并給出了最佳調(diào)制深度與控制光功率及調(diào)制頻率的關(guān)系。
　　 ⑹應(yīng)用一種新的雙激發(fā)光調(diào)制探測光的方法實現(xiàn)了對全光開關(guān)調(diào)制深度的進(jìn)一步增大。由于光激發(fā)引起的分子取向重構(gòu)過程的速度要比分子的熱遲豫過程的速度快,所以透射光的衰減較快。由此我們可以獲得響應(yīng)時間較短的全光開關(guān),使得全光開關(guān)的調(diào)制深度近似達(dá)到100％