二维过渡金属硫化物的制备、表征和饱和吸收特性研究

论文摘要

二维过渡金属硫化物(TMDs)作为一种新兴的二维材料,其不同寻常的结构特征和理想的光电性质取得了研究人员的广泛关注。本论文用二硒化钼(MoSe2)、二硫化钼(MoS2)、二硫化铼(ReS2)三种过渡金属硫化物作为研究对象,首先就少层二硫化钼和二硒化钼两种二维材料的基本性质和制备方法进行讨论,并且利用超声辅助液相剥离方法(UALPE)成功剥离得到了纳米厚度的MoSe2和MoS2,进行了样品形貌和拉曼散射、吸收光谱的分析研究。为了将二维材料应用到脉冲激光器中,本文将两种纳米片分散液通过旋涂转移到玻璃基板上,利用Z扫描研究了其可饱和吸收性能,最后将其作为可饱和吸收体插入到全固态1微米激光器中,实现了脉冲激光器的稳定运转。此外,本论文还对二维材料/半导体异质结进行了讨论,以二硫化铼/砷化镓(ReS2/GaAs)为研究对象,系统研究了其可控制备和光学性能,然后将其作为可饱和吸收体应用于全固态1微米固体激光器中。本论文具体工作内容如下:1.首先调研了国内外二维材料的研究现状和趋势,介绍了论文中出现的三种二维材料(MoSe2、MoS2和ReS2)的基本性质和应用价值,以及二维材料/半导体异质结的研究进展。最后介绍了二维材料的常用制备方法和表征手段。2.利用超声辅助液相剥离方法制备了少层二硒化钼和二硫化钼,并通过拉曼光谱、透射电子显微镜(TEM)、线性吸收光谱分析了两种二维材料的表面形貌和厚度信息,通过Z扫描方法探究了两种二维材料在1微米波段的可饱和吸收性质。3.将制备得到的MoSe2和MoS2两种二维材料作为可饱和吸收体插入搭建的Nd:GdVO4全固态激光器中,获得了稳定的调Q激光脉冲序列。当使用MoS2作为调制器时,增加泵浦功率可实现稳定的调Q运转,并且最短脉宽可达到261ns、最高脉冲重复频率可达到362kHz、最大峰值功率和单脉冲能量分别为1.27W和0.33μJ;当使用MoSe2作为可饱和吸收体时,可实现217.5ns的最短脉冲宽度、487.5kHz的最高重复频率、1.65W的峰值功率以及0.36μJ的脉冲能量的调Q运转。最后还对这两种二维材料的可饱和吸收能力进行了对比分析。这些实验结果都证实了二维过渡金属硫化物作为调Q调制器的潜质。4.实现了半导体异质结结构ReS2/GaAs的制备并将其用作可饱和吸收体实现了 1微米固体激光器的调Q运转,将ReS2/GaAs的调Q性能和单纯的GaAs调Q性能进行了对比分析,发现这种异质结结构能够有效缩短脉冲宽度,获得更大的脉冲能量和峰值功率。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘丽杰

导师: 李德春

关键词: 全固态激光器,二维过渡金属硫化物,二硒化钼,二硫化钼,二硫化铼,半导体异质结

来源: 山东大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,材料科学,无线电电子学

单位: 山东大学

分类号: TN248;TB383.1

总页数: 68

文件大小: 6331K

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