纳米复合材料Ag:Bi2O3的光学响应与超快开关效应

系统地研究了Ag：Bi2O3纳米复合材料的光学特性、飞秒激光三阶非线性极化率以及超快响应、介电函数随纳米金属颗粒成分与尺寸的变化关系。同时给出了该材料与表面等离子共振相关的线性吸收的红移规律。由于该复合体系在类似材料中具有比较大的三阶非线性极化率与超快开关效应,在超快全光开关材料方面具有潜在应用价值。     

Ag：Bi2O3纳米颗粒复合薄膜的三阶光学非线性和超快电子动力学研究

金属纳米颗粒具有较小的尺寸和大的表面体积比，由于量子限制效应和表面效应，表现出特殊的电子和光学性质．迄今为止，研究者们已对金属颗粒掺杂浓度较低的复合材料的性质做了大量研究，而掺杂浓度较高的材料受到的关注较少．我们采用磁控溅射法制备出含Ag浓度较高(13at．％～59at．％)的Ag：Bi2O3复合薄膜，使用飞秒脉冲激光研究了此类材料的三阶光学非线性和超快电子动力学过程。     

高反Al2O3/SiO2膜内超快激光预损伤动力学过程

利用紫外飞秒激光光谱技术研究了Al2O3/SiO2高反射膜内的超快载流子动力学。通过实验,发现该反射膜Al2O3层的载流子动力学在紫外反射膜的激光诱导损伤中起着至关重要的作用。通过泵浦-探测实验,发现紫外飞秒激光与光学薄膜作用后,光学薄膜反射率有所下降,且探测光反射率变化的峰值在约2.3 ps的时间内从417 nm左右转移到402 nm左右。为了更好的解释激光诱导载流子动力学,一个具体的理论模型被提出来,该模型指出导带自由电子弛豫过程中与晶格相互作用,产生距导带一个光子能量的中间缺陷态,其初始电子密度影响了材料损伤阈值高低。通过该理论模型得出的激光损伤阈值数据和实验数据吻合得很好。     

半导体纳米粒子Bi2S3和NiS的非线性吸收特性

测量了两种纳米粒子Bi2S3和NiS的光限幅特性和非线性光学响应,测量了非线性吸收特性,数值模拟计算了Bi2S3的非线性吸收系数β≈9cm/GW,NiS非线性吸收系数β≈8cm/GW.     

不同条件对超快非线性干涉仪开关窗口的影响

对单臂结构的UNI的工作原理以及开关窗口的形成原因进行了描述,并用Optisystem3.0对UNI开关窗口进行了模拟,分析延时、SOA的偏置电流、控制光功率以及连续光功率等条件对UNI开关窗口的影响,从而实现最佳的开关窗口。     

40 Gb/s超快非线性干涉仪的实验分析

全光非线性开关是全光3R再生的关键技术。在对一种全光开关[超快非线性干涉仪(UNI）]的传输函数进行分析后，得到了超快非线性干涉仪窗口的数学描述。在此基础上通过实验得到了40Gb／s的全光开关。并结合实验条件，具体分析了影响超快非线性干涉仪开关窗口的几个因素：增加半导体光放大器(SOA)的注入电流，增大控制脉冲的平均功率和调节连续光功率到最佳值。都能有效地改善输出窗口的形状和消光比，并对这种现象在理论上进行了初步分析。可以利用上述结论指导超快非线性干涉仪实验，从而使超快非线性干涉仪系统得到最大程度的优化。     

半导体/介质纳米颗粒镶嵌材料的超快激光光谱学

报道了近年来半导体 /介质纳米颗粒镶嵌材料中超快过程的激光光谱学的主要测量方法和技术、探测结果、机理分析和我们的一些见解。     

大功率超快半导体光电导开关的触发瞬态特性

报道了用ns和fs超快脉冲激光器触发GaAs光电导开关的实验结果.用μJ量级的ns光脉冲触发3mm间隙的GaAs光电导开关,观察到线性和非线性工作模式,峰值电流达560A.当用重复率为76MHz的fs激光脉冲串触发同一器件时,电流脉冲上升时间小于200ps     

10 fs超快聚苯乙烯非线性光子晶体全光开关

全光开关是进行快速光信息处理、全光集成的关键器件。自从1987年光子晶体提出之后,光子晶体全光开关吸引了很多研究者的兴     

超快响应GaN半导体光导开关的研制

半导体光导开关(PCSS)利用半导体材料的高耐压、快速响应与高迁移率等特性,可产生大功率超窄脉冲信号。利用半绝缘GaN材料制备了异面斜对电极PCSS,通过去除芯片侧边金属化合物来减小暗态电阻,提升了PCSS暗态耐压并降低暗态漏电,采用绝缘导热封装提升器件的耐压与可靠性,研制了快拆式测试电路与夹具,实现储能、触发与低寄生同轴输出功能,提升了高频测试准确度与高频响应能力。搭建了高压宽带PCSS测试系统,测量开关线性工作特性,在5 kV偏置电压、触发激光脉冲波长为532 nm、能量为5 mJ下,GaN PCSS在50Ω负载上输出超快脉冲信号电压峰峰值大于2 kV,脉冲信号上升沿小于88 ps。     

SO2-4/Bi24O3固体超酸的制备及其可见光催化性能

采用水热法结合H2SO4浸泡处理成功合成了SO2-4/Bi2O3可见光催化材料, 并采用XRD、TG DTA和UV Vis等对合成产物的物相结构、热化学性能、光吸收性能以及可见光催化性能进行了研究, 对H2SO4浸泡工艺条件对产物的可见光催化性能的影响进行了探讨。研究表明, 水热合成产物为α Bi2O3、Bi2O4和Bi2O2CO3的混合物, 其中α Bi2O3为主要成分;H2SO4浸泡处理并未改变产物的物相结构, 但经H2SO4浸泡处理后产物的光催化性能得到了显著的提高, 并且H2SO4浸泡工艺条件对产物的光催化活性有着重要的影响。在实验范围内, 在浓度为0.5mol·L-1的H2SO4溶液中浸泡75min, 再经700℃热处理4h可制备出具有较佳光催化活性的产物, 经75min可见光的照射后对甲基橙溶液的光催化脱色率可达93.1%。     

Si3N4/WS2/Al2O3三明治型纳米激光器结构参数优化

高性能的片上纳米激光器对通信、传感以及量子等领域的发展有着至关重要的意义。纳米激光器中高的光学限制因子可以保证更大的模式增益,实现更低的激光器阈值。首先阐明了借助物理气相沉积和原子层沉积制备Si₃N₄/WS₂/Al₂O₃三明治型纳米激光器阵列的工艺流程;构建了该纳米激光器的仿真模型,在仿真模型中对实际结构进行了简化并分析了Al₂O₃覆盖层厚度T、Si₃N₄微盘直径D和厚度H对光学限制因子的影响。光学限制因子随着Al₂O₃覆盖层T以及Si₃N₄微盘直径D的增加有先增加后减小的趋势,Si₃N₄微盘厚度H的减小也可以显著增加激光器的光学限制因子;最后展示了器件的荧光以及扫描电子显微镜的表征结果。该工作为集成光学芯片中可规模制备的高性能纳米激光器打下了良好基础。     

SO2-4/Bi2O3固体超酸的制备及其可见光催化性能

采用水热法结合H2SO4浸泡处理成功合成了SO^2-₄/Bi₂O₃可见光催化材料, 并采用XRD、TG DTA和UV Vis等对合成产物的物相结构、热化学性能、光吸收性能以及可见光催化性能进行了研究, 对H2SO4浸泡工艺条件对产物的可见光催化性能的影响进行了探讨。研究表明, 水热合成产物为α-Bi₂O₃、Bi₂O₄和Bi₂O₂CO₃的混合物, 其中α-Bi₂O₃为主要成分;H₂SO₄浸泡处理并未改变产物的物相结构, 但经H₂SO₄浸泡处理后产物的光催化性能得到了显著的提高, 并且H₂SO₄浸泡工艺条件对产物的光催化活性有着重要的影响。在实验范围内, 在浓度为0.5mol·L^-1的H₂SO₄溶液中浸泡75min, 再经700℃热处理4h可制备出具有较佳光催化活性的产物, 经75min可见光的照射后对甲基橙溶液的光催化脱色率可达93.1%。     

大功率超快半导体光电导开关的触发瞬态特性

报道了用ns和fs超快脉冲激光器触发GaAs光电导开关的实验结果.用μJ量级的ns光脉冲触发3mm间隙的GaAs光电导开关,观察到线性和非线性工作模式,峰值电流达560A.当用重复率为76MHz的fs激光脉冲串触发同一器件时,电流脉冲上升时间小于200ps.     

半导体纳米颗粒载流子的超快弛豫过程

分析了纳米颗粒的能级结构,建立了载流子弛豫的简化模型,运用数值模拟方法讨论了激发密度、表面态密度及俘获态电子的弛豫率对弛豫过程的影响。讨论结果表明,激发密度的增大及表面态的减少都会导致表面态上电子的饱和,使导带上出现电子的积累,导带电子寿命增大;深俘获态电子的弛豫是影响材料响应速度的主要因素。最后应用此模型对近红外泵浦探测实验的结果进行分析,表明模型可望在实验结果分析上得到应用。     

RGO-CdSe纳米复合材料的制备及其光学非线性吸收特性

通过两相法制备了氧化石墨烯 -硒化镉(GO-CdSe)纳米复合材料,并进一步通过水合肼还原, 制备了还原氧化石墨烯-硒化镉(RGO-CdSe)纳米复合材料。通过透射电镜(TEM)、 X射线衍射仪(XRD)、紫外可见光吸收(UV-Vis)光谱和荧光(PL)光谱对复合材料的 形貌、结 构和光学特性进行了表征。CdSe量子点为闪锌矿结构,粒径在6nm左右,基本均匀的分布在 RGO片上。在波长为532nm、脉冲宽度为30ps 的激光作用下,采用单光束Z扫描 技术,对复合材料的三阶光学非线性吸收性质进行了研究。研究发现,RGO-CdSe纳米复合 材料展现出反饱和吸收的非线性光学特性;相对于未附着CdSe量子点的 RGO,复合材料的光学非线性吸收特性有所增强。RGO-CdSe纳米复合材料的非线性吸收系数 为18.3cm/GW,高于纯RGO的11.2cm/GW。实 验 结果表明,RGO-CdSe纳米复合材料在光限幅器、光开关等光学器件方面有着潜在的应用前 景。     

少层PtSe2中光生载流子超快动力学研究

二维PtSe₂具备宽可调带隙、高稳定性等优点,在新型光电器件方面具有极大应用价值。利用时间分辨太赫兹光谱研究了不同厚度PtSe₂中的光生载流子超快动力学,发现该材料瞬态太赫兹光电导的幅度及其激发光强度依赖性随材料厚度的增加呈现出显著的非线性增加趋势。通过太赫兹光电导频谱分析,获得了光生载流子浓度、散射时间、背散射因子等动力学参数,并结合激发波长依赖的太赫兹弛豫动力学,推测束缚激子和自由载流子的竞争是引起这种厚度非线性关系的主要原因。此外,基于光泵浦-光探测光谱证明了PtSe₂中的激子效应及半导体-半金属转变。该工作演示了层数对PtSe₂中非平衡态动力学的有效调控,对贵金属基二维材料在光电器件方面的应用具有指导意义。     

氧化石墨烯添加量对Bi2S3/rGO复合材料储锂性能的影响探究

本文采用简单超声法成功制备了硫化铋纳米颗粒与石墨烯(Bi₂S₃/rGO)复合材料,并探究前驱体氧化石墨烯(GO)添加量对Bi₂S₃/rGO复合材料储锂性能影响。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDS)、X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)等测试技术对其微观形貌、元素分布及物相结构进行表征,并利用电化学工作站和电池测试系统对其电化学性能进行测试。结果表明,添加20 mg GO制备出的复合材料,Bi₂S₃纳米颗粒在石墨烯片层中分布均匀,周围无散落,作为锂离子电池负极材料比容量较高,循环与倍率稳定性较优。     

Bi2O3对Al2O3-ZnO-Bi2O3-B2O3低熔玻璃结构和性能的影响

采用传统的熔淬技术制得了低熔Al2O3-ZnO-Bi2O3-B2O3玻璃,研究了玻璃结构、玻璃特征温度、线膨胀系数(αl)以及密度随Bi2O3含量的变化关系。结果表明:随着Bi2O3含量的增加,玻璃网络中[BO4]取代了部分[BO3],玻璃网络中出现Bi—O结构,玻璃中非桥氧的数量也逐渐增多;软化温度(ts)、玻璃化温度(tg)都是先上升后下降,而线膨胀系数先减小后逐渐增大,玻璃密度先是线性增加,然后增加趋势变大。     

Co3O4/Fe2O3异质结复合材料的制备及其紫外光光电探测性能

分别采用旋涂法和水热法在FTO衬底上制备Co₃O₄种子层和Co₃O₄薄膜,再在Co₃O₄薄膜上水热生长Fe₂O₃纳米棒,获得了高质量的Co₃O₄/Fe₂O₃异质结复合材料。通过改变Fe₂O₃前驱体溶液浓度来改变异质结复合材料中Fe₂O₃组分的含量。结果表明,Fe₂O₃纳米棒覆盖在呈网状结构的Co₃O₄薄膜上,随着Fe₂O₃前驱体溶液浓度即Fe₂O₃组分含量的增加,Co₃O₄/Fe₂O₃异质结复合材料对紫外光的响应逐渐增强,当Fe₂O₃前驱体溶液浓度为0.015mol/L时,异质结复合材料有着很好的光电稳定性,并表现出较高的响应率(12.5mA/W)和探测率(4.4×10¹⁰Jones)。