含雜環(huán)生色團(tuán)的雜化非線性光學(xué)薄膜的制備與研究.pdf

1、非線性光學(xué)(NLO)是研究在強(qiáng)光(激光)作用下物質(zhì)的響應(yīng)與場(chǎng)強(qiáng)呈現(xiàn)的非線性關(guān)系的科學(xué)。如今，非線性光學(xué)材料在高速光通訊，光信息處理以及光學(xué)存貯等領(lǐng)域的應(yīng)用前景已經(jīng)得到越來(lái)越多的重視。無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化非線性光學(xué)材料突破了傳統(tǒng)無(wú)機(jī)、有機(jī)材料的界限，將有機(jī)非線性分子與無(wú)機(jī)基質(zhì)在分子水平上融為一體，不僅兼有無(wú)機(jī)、有機(jī)材料兩者的性能優(yōu)勢(shì)，還能夠?qū)崿F(xiàn)功能復(fù)合和協(xié)同優(yōu)化，能較好的解決實(shí)踐中的各種問題，所以這種雜化材料具有非常廣闊的應(yīng)用前景，已成為非線性

2、光學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn)。 本文對(duì)非線性光學(xué)的基本原理以及非線性光學(xué)材料的發(fā)展進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并評(píng)述了非線性光學(xué)生色團(tuán)的設(shè)計(jì)理論及研究進(jìn)展。在此基礎(chǔ)上，本文選擇合成了三種新型含有雜環(huán)的生色團(tuán)，分別是基于苯并噻唑的EBTC，基于苯并惡唑的EBOC和基于三氰呋喃的FS。根據(jù)溶劑變色法，測(cè)得三種生色團(tuán)的β<,CT·μg>值分別為7438×10<'-30> esu·D，5689×10<'-30> esu·D和3599×10<'-

3、30> esu·D。將生色團(tuán)EBTC、EBOC以及FS和異氰酸基丙基三乙氧基硅烷(ICTES)反應(yīng)合成了三種新型的硅氧烷染料(ASD)。合成的生色團(tuán)分子和硅氧烷染料的結(jié)構(gòu)經(jīng)核磁共振(NMR)，紅外光譜(FTIR)，元素分析等確認(rèn)。并用紫外-可見吸收光譜(UV-Vis)，熱重分析(TGA)，差示掃描量熱分析(DSC)等測(cè)試了分子的透明性，以及熱穩(wěn)定性。EBTC，EBOC與FS的熱分解溫度分別為241℃，230℃和278.6℃。顯示出良好的

4、熱穩(wěn)定性。 以硅氧烷染料(ASD-EBTC、ASD-EBOC)和正硅酸乙酯(TEOS)為先驅(qū)體，通過(guò)溶膠-凝膠(Sol-gel)法制備雜化非線性光學(xué)材料，用旋涂法制備薄膜。并用原位二次諧波法測(cè)定薄膜的非線性光學(xué)性能。含有生色團(tuán)分子EBTC和EBOC的雜化薄膜的d<,33>值分別為23.7pm/V和9.27pm/V，同時(shí)薄膜的半衰溫度都達(dá)到了1.50℃，具有良好的極化取向穩(wěn)定性，顯示出雜化材料穩(wěn)定性好的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)兩種生色團(tuán)以及兩

5、種雜化薄膜的性能對(duì)比，研究探討了雜環(huán)結(jié)構(gòu)差異對(duì)生色團(tuán)以及雜化薄膜的非線性性能的影響。研究結(jié)果表明，含有苯并噻唑的生色團(tuán)EBTC的一階超極化率β比含有苯并惡唑的EBOC大，更容易被極化，因此基于苯并噻唑的生色團(tuán)EBTC及其雜化材料的非線性性能優(yōu)于基于苯并惡唑的EBOC及其雜化材料。以硅氧烷染料ASD-FS與正硅酸乙酯(TEOS)和甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(TSPM)按一定比例混合，通過(guò)溶膠-凝膠(Sol-gel)法制備雜化非線性光學(xué)薄