激光沉積TiO-,2-基復(fù)合薄膜及其光學(xué)特性.pdf

1、在本論文工作中，我們利用脈沖激光沉積（PLD）技術(shù)生長(zhǎng)了TiO2薄膜和摻Au納米顆粒的TiO2復(fù)合薄膜，并對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)研究,采用飛秒激光和Z掃描方法測(cè)量了薄膜的非線性光學(xué)性質(zhì)，所制備的薄膜表現(xiàn)出優(yōu)良的非線性光學(xué)性質(zhì)。論文的主要內(nèi)容和結(jié)論如下： （1）系統(tǒng)研究了在PLD制備TiO2薄膜過(guò)程中基片沉積溫度、氧氣分壓、激光能量密度等參數(shù)對(duì)于TiO2薄膜結(jié)構(gòu)的影響。利用PLD技術(shù)在Si（100）基片和石英玻璃基片上制

2、備了C軸取向的銳鈦礦相TiO2薄膜和（110）擇優(yōu)取向的金紅石相薄膜，X射線衍射（XRD）、紅外光譜、拉曼光譜結(jié)果顯示薄膜具有良好的結(jié)晶性能。 （2）采用Z掃描技術(shù)對(duì)制備的銳鈦礦相和金紅石相TiO2薄膜的光學(xué)非線性進(jìn)行了研究，測(cè)試中采用了放大級(jí)飛秒激光和振蕩級(jí)飛秒激光作為光源。當(dāng)采用放大級(jí)飛秒激光進(jìn)行測(cè)量時(shí)，銳鈦礦相和金紅石相TiO2薄膜的非線性折射率分別為-6.32×10-17m2/W和-2.7×10-17m2/W，非線性吸收

3、系數(shù)分別為-6.2×10-11m/W和-2.6×10-10 m/W；當(dāng)采用振蕩級(jí)飛秒激光進(jìn)行測(cè)量時(shí)，薄膜表現(xiàn)出負(fù)的非線性吸收系數(shù)和正的非線性折射率。 （3）采用PLD方法制備了不同摻雜濃度的Au:TiO2復(fù)合薄膜，采用XRD方法分析了薄膜的晶體結(jié)構(gòu)。通過(guò)透射光譜分析了復(fù)合薄膜的線性光學(xué)性質(zhì)。采用Z掃描方法測(cè)量了復(fù)合薄膜的非線性光學(xué)性質(zhì)。采用放大級(jí)飛秒激光為光源時(shí)，薄膜的非線性吸收系數(shù)和非線性折射率均為負(fù)，隨著摻雜濃度的提高，三階

4、非線性效應(yīng)增強(qiáng)；采用振蕩級(jí)飛秒激光為光源時(shí)時(shí)，薄膜的非線性折射率為正，然而在退火前薄膜隨著Au摻雜濃度的增長(zhǎng)非線性吸收系數(shù)由負(fù)變正，退火后薄膜的非線性吸收系數(shù)均為負(fù)。 （4）采用PLD的方法制備了Au/TiO2多層薄膜，測(cè)量了薄膜的透射光譜，結(jié)果表明隨著Au摻雜濃度的增加，多層薄膜的吸收峰發(fā)生了紅移。采用放大級(jí)飛秒激光對(duì)復(fù)合薄膜的非線性光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了Z掃描測(cè)量，結(jié)果表明薄膜的非線性吸收系數(shù)和非線性折射率均為負(fù)。 （5）在