非線性光學(xué)是激光問世后發(fā)展起來的一門科學(xué),而非線性光學(xué)的發(fā)展很大程度上取決于非線性光學(xué)材料的發(fā)展。因此,人們一直致力于尋找具有優(yōu)異非線性光學(xué)性能的光學(xué)材料。研究表明,雖然石墨烯具有優(yōu)異的非線性光學(xué)性能,但它是一種零帶隙材料,零帶隙會限制它在光電器件上的應(yīng)用。為了克服零帶隙的限制,人們嘗試通過各種方式對石墨烯進(jìn)行修飾,例如硅摻雜類石墨烯碳化硅結(jié)構(gòu)(g-SiC)表現(xiàn)出明顯的帶隙,單層二維碳化硅(2d-SiC,全碳硅鍵Si/C為1:1)具有2.55 eV的寬帶隙。同時單層2d-SiC的結(jié)構(gòu)近似平面,具有易于極化的平面π電子離域結(jié)構(gòu),從而可能具有良好的非線性光學(xué)性能。本論文通過理論計算,從以下三個方面研究了典型的幾種g-SiC結(jié)構(gòu)的非線性光學(xué)性能:1.層疊和拉伸下類石墨烯2d-SiC結(jié)構(gòu)的非線性二次諧波系數(shù)的第一性原理研究。我們構(gòu)建了6層以內(nèi)Bernal堆積的2d-SiC,并基于第一性原理研究了他們的非線性二次諧波系數(shù)。非線性過程物理源分析表明,三帶項構(gòu)成的單粒子躍遷過程是2d-SiC結(jié)構(gòu)的二次諧波過程的主要微觀躍遷機制,電子的帶間運動顯著受到帶內(nèi)運動的調(diào)諧,π電子離域帶對非線性過程有重要貢獻(xiàn)...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1石墨烯和

第一章前言3圖1.1石墨烯和石墨的結(jié)構(gòu)示意圖石墨烯是由碳原子以sp2雜化構(gòu)成的六角型二維碳納米材料[7]，它的每個C原子都與周圍相鄰的三個C原子相連，原子間呈強σ鍵[8]。C-C原子間的強相互作用使石墨烯成為一種高強度、高硬度的材料，它的理論楊氏模量高達(dá)1.0TPa，固有的拉伸強....

圖1.2單層2d-SiC結(jié)構(gòu)圖

第一章前言6統(tǒng)密度泛函如Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)泛函計算，多體校正后達(dá)到4.0eV左右）[13,29,32–37]的直接帶隙半導(dǎo)體材料。然而，目前想要在實驗中分離出單層的SiC并不容易。多層堆積的2d-SiC在電子結(jié)構(gòu)上會發(fā)生明顯變化，例如，類石墨烯....

圖2.1Bernal堆積的2d-SiC的結(jié)構(gòu)，虛線框指示晶胞單元，晶胞參數(shù)a=b=3.10

峁�。訃I??討辛?脫沽Φ你兄搗直鷂?0.01eV/和0.02GPa，k點網(wǎng)格取10×10×1。同時，因為傳統(tǒng)GGA計算不能很好地處理層間的范德華力，在優(yōu)化過程中，我們還做了基于Tkatchenko和Scheffler（TS）的色散校正[47]�；贕GA-TS優(yōu)化，最終結(jié)構(gòu)的層間....

圖2.22d-SiC的SHG的兩個主要分量|χ(2)

第二章層疊和拉伸下硅摻雜石墨烯的非線性二次諧波特性的第一性原理研究12例如，對于1L-SiC,介電函數(shù)虛部的光譜中在4.4和9.0eV處都表現(xiàn)了顯著的吸收峰[63]。因此，在|χ(2)xxx(ω)|中，2.2eV處的峰由雙光子共振引起（2.2eV的兩倍與4.4eV相同），而在4.....

本文編號：3908333