CdSe半導(dǎo)體量子點(diǎn)及其復(fù)合材料的三階非線性光學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、II-VI族半導(dǎo)體量子點(diǎn)因其獨(dú)特的三階非線性特性和大的三階非線性響應(yīng)在非線性光學(xué)領(lǐng)域，例如全光開關(guān)、光存儲(chǔ)、光限幅、光通信等方面都有一定的應(yīng)用。CdSe半導(dǎo)體量子點(diǎn)作為 II-VI族半導(dǎo)體量子點(diǎn)中的一種，一直是研究的熱點(diǎn)。近年來(lái)，Stijn Flamee等人提出的一種新的制備膠體CdSe量子點(diǎn)的方法引起了人們的關(guān)注，該方法不需要通任何保護(hù)氣體，操作簡(jiǎn)便易于控制，且降低了制備成本。更重要的是通過(guò)這種方法制備的CdSe量子點(diǎn)的粒徑相對(duì)較小，

2、分散性好，尺寸均一，因此對(duì)其三階非線性研究十分有必要。
　　石墨烯作為材料科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，具有高的比表面積，優(yōu)異的光、電、機(jī)械性能等，因此在生物、物理、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域表現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。為了將石墨烯的這種獨(dú)特性質(zhì)在更多領(lǐng)域得到具體的應(yīng)用，用不同的材料與石墨烯復(fù)合，其中半導(dǎo)體量子點(diǎn)-石墨烯復(fù)合材料被認(rèn)為在很多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，因?yàn)閺?fù)合材料很好的結(jié)合了半導(dǎo)體量子點(diǎn)和石墨烯的優(yōu)良特性，提高了材料的穩(wěn)定性。
　　本

3、文總共五章，第一章緒論簡(jiǎn)單介紹了非線性光學(xué)理論，并對(duì)所研究的II-VI族半導(dǎo)體材料（CdSe半導(dǎo)體量子點(diǎn)）及氧化石墨烯的基本性質(zhì)和發(fā)展概況做了闡述；第二章主要介紹了三階非線性光學(xué)效應(yīng)及其測(cè)量方法，重點(diǎn)介紹了Z-掃描測(cè)量方法的基本原理和計(jì)算方法；第三章對(duì)不同尺寸膠體CdSe量子點(diǎn)進(jìn)行制備和各種表征，并采用Z-掃描方法研究了不同尺寸CdSe量子點(diǎn)的三階非線性光學(xué)特性；第四章對(duì)CdSe量子點(diǎn)-GO復(fù)合材料進(jìn)行制備，并采用Z-掃描方法研究了復(fù)合

4、材料的三階非線性光學(xué)特性；第五章是總結(jié)與展望。
　　本論文的研究工作主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　1、采用新型制備方法，通過(guò)控制反應(yīng)時(shí)間，制備出不同尺寸的CdSe量子點(diǎn)樣品，并對(duì)樣品進(jìn)行了光譜表征、結(jié)構(gòu)表征及形貌表征。對(duì)樣品的吸收和熒光光譜分析顯示，隨量子點(diǎn)的尺寸增大，吸收峰和熒光峰均出現(xiàn)十分明顯的紅移現(xiàn)象。XRD測(cè)量結(jié)果制得的是閃鋅礦結(jié)構(gòu)CdSe量子點(diǎn)。TEM圖可以非常清晰觀察到CdSe量子點(diǎn)樣品尺寸特別小，純度較高，且量

5、子點(diǎn)分散均勻、尺寸均一，形狀近似球形。綜合說(shuō)明通過(guò)該方法制備的小尺寸膠體CdSe量子點(diǎn)質(zhì)量較好。
　　2、采用單光束Z掃描方法對(duì)不同尺寸的CdSe量子點(diǎn)進(jìn)行了三階非線性測(cè)量，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析。在532 nm下測(cè)得其開孔（OA）及閉孔（CA）Z-掃描曲線，OA曲線呈現(xiàn)中心對(duì)稱的谷形分布，CA曲線呈現(xiàn)谷-峰分布，說(shuō)明其三階非線性折射率n2和非線性吸收系數(shù)β均為正值。對(duì)不同尺寸樣品三階非線性吸收和折射對(duì)比分析，其非線性吸收系數(shù)與非線

6、性折射率均隨尺寸而變化，相對(duì)而言，三階非線性吸收在這里起主要作用。對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，最終發(fā)現(xiàn)隨尺寸的增大，其三階非線性極化率呈現(xiàn)出先增大而后逐漸減小的變化趨勢(shì)，在量子點(diǎn)尺寸等于3.3 nm處，由于共振吸收的作用，樣品三階非線性極化率出現(xiàn)一個(gè)極大值即1.81×10-10 esu。相比之前的研究提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，說(shuō)明這種CdSe量子點(diǎn)在非線性領(lǐng)域有一定的參考和應(yīng)用價(jià)值。
　　3、為了進(jìn)一步研究，采用改進(jìn)-哈默法制備出了氧化比較充分的