三阶非线性光学是研究强光与物质之间互相作用而出现各种非线性效应的一门学科。随着科技的进步,三阶非线性材料在人们的生产生活中占据着越来越重要的地位。寻找良好性能的三阶非线性光学材料对提高光限幅器、光开关、以及光储存器的性能起着至关重要的作用。因此探索并研究出具备更高的非线性光学性能的材料,成为越来越多科研工作者追求的目标。由于半导体纳米材料的粒子尺寸较小,因此它具有体材料所不具备的量子尺寸效应、表面效应等优良的性能,同时它也比体材料在非线性光学领域有更大的应用潜能。石墨烯是由碳原子经过sp2轨道杂化构成的晶体材料,它可以独立存在于自然界中。石墨烯是一种非常薄的具有二维结构的材料,由于它具有特殊的电子杂化形式,使其具备稳固的平面结构、较高的比表面积、优异的电、热、光等方面的性能,这使其成为与金属硒化物半导体材料制备成复合材料的理想载体。金属硒化物半导体粒子通过化学键装饰在石墨烯纳米片上组成复合材料,不仅能够有效地解决纳米粒子的易团聚问题,还可以增强材料的三阶非线性光学性能。本文制备了硒化镉(Cd Se)、硒化锌(Zn Se)以及硒化镉包裹硒化锌(Zn Se/Cd Se)核壳结构半导体纳米粒子与石墨烯的复合材料,并对这些复合材料的三阶非线性光学性能及其影响因素进行了深入研究。本文开展的主要研究内容概况为以下几个方面:1、Cd Se与石墨烯复合材料的制备及三阶非线性光学性质。通过低温水热法制备了不同浓度的Cd Se纳米粒子与石墨烯的复合材料,并对复合材料进行了X-射线衍射、扫描电镜、傅里叶红外变化以及拉曼光谱等测试,结果显示Cd Se均匀分散在石墨烯片上,石墨烯中的含氧官能团(例如羟基和羧基等)在Cd Se的分散中起决定性作用。通过Z扫描技术测量了Cd Se纳米粒子以及与石墨烯复合材料的三阶非线性光学性质,测试结果表明复合材料具有反饱和吸收和自聚焦的非线性光学特性。此外,复合材料的三阶非线性极化率明显提高,这主要归因于Cd Se纳米粒子在石墨烯上的良好分散性以及它们之间的协同效应。2、Zn Se与石墨烯复合材料的制备及三阶非线性光学性质。通过探索找到一种全新简便的水热法合成了Zn Se以及Zn Se粒子与石墨烯的复合材料,这是一种环境友好型的合成方法,不会对环境造成任何污染,我们通过这种方法探究不同反应时间对Zn Se单体、Zn Se与石墨烯的复合材料的影响。我们通过X射线衍射、傅里叶红外光谱证明了这种方法成功制备了Zn Se以及Zn Se与石墨烯的复合材料;通过扫描电镜分析了材料的元素分布以及元素含量比,发现合成的Zn Se单体粒径达到微米级别形成了微球结构,而复合材料中的Zn Se粒子的粒径在纳米级别,最终得出石墨烯对Zn Se的生长起到了抑制作用;通过Z-扫描技术在激光波长为532 nm的条件下,对Zn Se微球及其复合材料的三阶非线性光学性质进行了测量,结果表明Zn Se微球的非线性吸收特性随着反应时间从饱和吸收变为反饱和吸收,由于石墨烯片的柔性结构有效提高了纳米复合材料的三阶非线性性质,使复合材料非线性光学性质强于Zn Se单体。3、Zn Se/Cd Se核壳纳米粒子与石墨烯的复合材料的制备及三阶非线性光学性质。通过简便且对环境无污染的水热法制备了Zn Se/Cd Se核壳纳米粒子与石墨烯的复合材料,通过改变反应时石墨烯的量来控制复合材料中的核壳纳米粒子的浓度。通过对它们的形貌与结构进行表征分析,结果表明核壳纳米粒子均匀分散在石墨烯片上并且大小一致,尺寸大约在56.09 nm左右;通过波长为532 nm、脉宽为30 ps的激光器对材料进行了Z-扫描测试,结果表明复合材料具有饱和吸收和正的非线性折射的性质,可以应用在激光调Q等领域。本文共分为五章,第一章绪论概述了非线性光学、金属硒化物半导体纳米粒子以及石墨烯的发展概况,介绍了如何通过Z-扫描技术计算出材料的三阶非线性相关参数,以及本文的主要研究内容和选题意义;第二章主要研究不同浓度的Cd Se纳米粒子与石墨烯的复合材料的三阶非线性光学性质;第三章研究了不同反应时间的Zn Se微球以及不同反应时间Zn Se纳米粒子与石墨烯的复合材料的三阶非线性光学性质;第四章是Zn Se/Cd Se核壳纳米粒子与石墨烯的复合材料的三阶非线性光学性质研究;第五章是总结与展望。