论文部分内容阅读
Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点因其独特的三阶非线性特性和大的三阶非线性响应在非线性光学领域,例如全光开关、光存储、光限幅、光通信等方面都有一定的应用。CdSe半导体量子点作为II-VI族半导体量子点中的一种,一直是研究的热点。近年来,Stijn Flamee等人提出的一种新的制备胶体CdSe量子点的方法引起了人们的关注,该方法不需要通任何保护气体,操作简便易于控制,且降低了制备成本。更重要的是通过这种方法制备的CdSe量子点的粒径相对较小,分散性好,尺寸均一,因此对其三阶非线性研究十分有必要。石墨烯作为材料科学领域的一个研究热点,具有高的比表面积,优异的光、电、机械性能等,因此在生物、物理、化学、医学等领域表现出广泛的应用前景。为了将石墨烯的这种独特性质在更多领域得到具体的应用,用不同的材料与石墨烯复合,其中半导体量子点-石墨烯复合材料被认为在很多领域具有潜在的应用价值,因为复合材料很好的结合了半导体量子点和石墨烯的优良特性,提高了材料的稳定性。本文总共五章,第一章绪论简单介绍了非线性光学理论,并对所研究的II-VI族半导体材料（CdSe半导体量子点）及氧化石墨烯的基本性质和发展概况做了阐述;第二章主要介绍了三阶非线性光学效应及其测量方法,重点介绍了Z-扫描测量方法的基本原理和计算方法;第三章对不同尺寸胶体CdSe量子点进行制备和各种表征,并采用Z-扫描方法研究了不同尺寸CdSe量子点的三阶非线性光学特性;第四章对CdSe量子点-GO复合材料进行制备,并采用Z-扫描方法研究了复合材料的三阶非线性光学特性;第五章是总结与展望。本论文的研究工作主要体现在以下几个方面:1、采用新型制备方法,通过控制反应时间,制备出不同尺寸的CdSe量子点样品,并对样品进行了光谱表征、结构表征及形貌表征。对样品的吸收和荧光光谱分析显示,随量子点的尺寸增大,吸收峰和荧光峰均出现十分明显的红移现象。XRD测量结果制得的是闪锌矿结构CdSe量子点。TEM图可以非常清晰观察到CdSe量子点样品尺寸特别小,纯度较高,且量子点分散均匀、尺寸均一,形状近似球形。综合说明通过该方法制备的小尺寸胶体CdSe量子点质量较好。2、采用单光束Z扫描方法对不同尺寸的CdSe量子点进行了三阶非线性测量,并对测量结果进行分析。在532 nm下测得其开孔（OA）及闭孔（CA）Z-扫描曲线,OA曲线呈现中心对称的谷形分布,CA曲线呈现谷-峰分布,说明其三阶非线性折射率n2和非线性吸收系数β均为正值。对不同尺寸样品三阶非线性吸收和折射对比分析,其非线性吸收系数与非线性折射率均随尺寸而变化,相对而言,三阶非线性吸收在这里起主要作用。对测量数据进行计算,最终发现随尺寸的增大,其三阶非线性极化率呈现出先增大而后逐渐减小的变化趋势,在量子点尺寸等于3.3 nm处,由于共振吸收的作用,样品三阶非线性极化率出现一个极大值即1.81×10-10 esu。相比之前的研究提高了一个数量级,说明这种CdSe量子点在非线性领域有一定的参考和应用价值。3、为了进一步研究,采用改进-哈默法制备出了氧化比较充分的氧化石墨烯。然后采用两相混合法,将制备好的CdSe量子点复合到氧化石墨烯（GO）上,并对对复合材料进行了三阶非线性研究。Z-扫描测量结果表明复合材料相对单纯的GO和CdSe量子点,三阶非线性得到了一定的提高。