Al掺InSe纳米薄膜的制备及非线性光学性质研究

论文摘要

非线性光学材料的研究促进了非线性光学的发展和应用,通过合理设计并优化制备宽带响应、非线性强的非线性光学材料成为近些年来科研人员们的热门研究课题。纯InSe是一种优良的III-VI族半导体,因其具有高调制率、高非线性和超快的响应时间等特点而被广泛研究。众所周知,掺杂是一种可以优化提升材料光学非线性特性的有效方式。对比纯InSe材料,本文选用Al掺杂InSe纳米材料,提升了非线性吸收强度。同时,Al掺杂InSe材料具有宽带非线性响应、超快响应时间、大的反饱和吸收等特性,在宽带光限幅领域具有良好的应用价值。本文的研究内容如下:采用磁控溅射法制备并优化合成了Al掺杂InSe纳米薄膜。通过AFM和SEM表征得出Al掺杂InSe纳米薄膜表面致密平整、无裂缝。通过XRD表征得出Al掺杂InSe纳米薄膜为非晶体。EDS表征得出Al掺杂InSe纳米薄膜中的原子百分比和质量百分比。紫外-可见-近红外分光光度计表征结果表明Al元素的掺入导致InSe的带隙变宽,相应的带隙值分别为2.68 eV、2.53 eV、2.41 eV、2.34 eV。利用飞秒激光Z-扫描实验,对不同溅射功率下的Al掺杂InSe纳米薄膜进行多波段和不同能量的系统研究。得到在相同能量激发下,随着溅射功率增加,Al掺杂InSe纳米薄膜的非线性吸收增强;同时,同一溅射功率的Al掺杂InSe纳米薄膜,随着激光能量增加,非线性吸收增强。从实验数据中提取了样品的非线性吸收系数。结果表明Al掺杂InSe纳米薄膜中存在双光子吸收和自由载流子吸收,其中自由载流子吸收是由双光子吸收（价带）以及单光子吸收（掺杂能级）引起的。利用飞秒瞬态吸收谱测试方法,对2.5 W溅射功率Al掺杂InSe纳米薄膜的载流子恢复过程进行系统的研究。在泵浦光350 nm,探测光5321064 nm波段激发下,得到三个载流子弛豫寿命分别为τ1（1.85±0.35 ps）、τ2（12.50±0.95ps）和τ3（2.70±0.18 ns）,并讨论载流子恢复机制。结合Z-扫描和瞬态吸收谱实验结果,对2.5 W溅射功率Al掺杂InSe纳米薄膜进行光限幅测试,得出在不同波段的光限幅阈值。本文的研究结果表明,Al掺杂提升了InSe材料的非线性吸收特性。Al元素的掺入使InSe材料的非线性吸收系数变大,对研究相关材料有一定的光物理意义。因其具有宽带非线性响应、超快响应时间、高线性透过率和低光限幅阈值等性质,在光限幅中有广泛的应用。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张思瑞

导师: 宋瑛林

关键词: 掺杂半导体,非线性吸收,扫描,光限幅

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,材料科学,工业通用技术及设备

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: O437;TB383.2

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.003396

总页数: 57

文件大小: 4330K

下载量: 93

相关论文文献

• [1].层状二硫化钼纳米薄膜的制备、表征及其超快特性研究[J]. 激光与红外 2019(12)
• [2].多晶硅纳米薄膜压阻和电学修正特性[J]. 传感技术学报 2020(07)
• [3].东丽开发新型纳米薄膜[J]. 塑料科技 2019(06)
• [4].电化学和水解-缩合方法制备具有防腐蚀和活化铜表面的多功能聚合纳米薄膜（英文）[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2016(11)
• [5].双层纳米薄膜微管与弹簧的制备与研究[J]. 化工新型材料 2017(04)
• [6].防蓝光纳米薄膜的磁控溅射制备技术及性能研究[J]. 真空 2017(05)
• [7].新方法可快速制备高质量钯纳米薄膜[J]. 功能材料信息 2015(04)
• [8].玻璃表面纳米薄膜的超亲水机理研究[J]. 厦门大学学报(自然科学版) 2013(06)
• [9].氧化层对掺杂单晶硅纳米薄膜杨氏模量的影响[J]. 新疆大学学报(自然科学版)(中英文) 2020(01)
• [10].铌酸盐纳米薄膜对微量铜离子检测及定量分析[J]. 安徽理工大学学报(自然科学版) 2019(04)
• [11].多晶硅纳米薄膜压阻式压力传感器[J]. 仪表技术与传感器 2009(09)
• [12].层状二硫化钼纳米薄膜的制备及其光学特性[J]. 中国科学:技术科学 2016(07)
• [13].铝纳米薄膜热导率的实验研究[J]. 工程热物理学报 2014(06)
• [14].尺寸对铜纳米薄膜2p_(3/2)能级偏移的影响[J]. 湘潭大学自然科学学报 2014(03)
• [15].热处理效应对Sn-Al与Sn-Ca纳米薄膜的电磁屏蔽机制(英文)[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2011(09)
• [16].碳纳米薄膜将可能简化复合材料产品生产过程[J]. 中国粉体工业 2020(01)
• [17].美开发的新型设备可“凭空”发电[J]. 防灾博览 2020(02)
• [18].利用不同褶皱形成方法测量高分子纳米薄膜模量的比较[J]. 当代化工 2019(09)
• [19].医用纳米薄膜胶布[J]. 技术与市场 2012(04)
• [20].多层纳米薄膜结构热物性重构[J]. 工程热物理学报 2009(03)
• [21].银纳米薄膜在室温大气条件下的氧化机理[J]. 硅酸盐学报 2008(07)
• [22].TiO_2纳米薄膜的制备及其紫外-可见光谱研究[J]. 材料工程 2008(10)
• [23].聚乙烯醇纳米薄膜结晶的初步研究[J]. 当代化工 2017(10)
• [24].金属纳米薄膜中稳态非傅里叶导热的实验[J]. 科学通报 2012(19)
• [25].多晶硅纳米薄膜牺牲层压力敏感结构设计[J]. 仪表技术与传感器 2010(02)
• [26].纳米薄膜的研究型教学实验设计探索[J]. 实验室研究与探索 2009(08)
• [27].多晶硅纳米薄膜电学特性的实验研究[J]. 传感器与微系统 2008(08)
• [28].基于第一性原理的氧化银纳米薄膜光学性质的研究[J]. 真空科学与技术学报 2018(07)
• [29].磁性纳米薄膜的霍尔效应研究[J]. 才智 2010(19)
• [30].镁合金表面有机纳米薄膜的功能特性[J]. 材料研究学报 2010(04)

标签：掺杂半导体论文;  非线性吸收论文;  扫描论文;  光限幅论文;