發(fā)布時間：2018-07-06 12:24

  本文選題：溶膠-凝膠技術(shù) + Ni納米晶�。� 參考：《溫州大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：非線性光學(xué)材料因為在光電子技術(shù)和信息領(lǐng)域有很大的潛在應(yīng)用價值,引起了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。其中,金屬納米晶玻璃復(fù)合材料更成為了人們的研究重點。目前的金屬納米晶玻璃在非線性領(lǐng)域方面的研究工作主要集中于貴金屬金銀銅納米晶的研究,而對成本更低的金屬鎳納米晶玻璃卻鮮少涉及。為此,本文采用溶膠凝膠技術(shù)結(jié)合氣氛熱處理路線,制備了各種類型的含Ni(Ni,NiO,Cu0.81Ni0.19)納米晶的鈉硼硅玻璃。然后通過一系列表征手段獲得這些玻璃的微觀形貌信息,通過Z-Scan技術(shù)探究它們的非線性光學(xué)性能及相關(guān)參數(shù),討論這些玻璃材料在非線性光學(xué)器件方面的應(yīng)用價值。根據(jù)以上的研究要點,本文的研究內(nèi)容主要分為以下幾部分:1.在采用溶膠凝膠和氣氛控制熱處理路線成功制備出Ni納米晶玻璃的基礎(chǔ)上,著重研究它們的微觀形貌和非線性光學(xué)性質(zhì)。通過傅立葉紅外(FTIR)光譜分析了工藝路線的可行性。憑借X射線粉末衍射儀(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)表征玻璃的微觀形貌。結(jié)果顯示,均勻分散的Ni納米晶已經(jīng)產(chǎn)生在玻璃基質(zhì)中。同時,我們利用不同的Z掃描(Z-Scan)激光器研究了玻璃的非線性光學(xué)參數(shù)。一方面采用脈沖寬度為190 fs,重復(fù)頻率為20Hz的脈沖激光器研究玻璃在800nm處的三階非線性光學(xué)性質(zhì),另一方面采用脈沖寬度為21ps,重復(fù)頻率為10Hz的脈沖激光器探測玻璃在532nm處的非線性光學(xué)性能。結(jié)果顯示,玻璃樣品的三階非線性極化率χ(3)分別達(dá)到了～10-14esu和～10-12esu。2.在采用溶膠凝膠和氣氛控制熱處理路線成功制備出NiO納米晶玻璃的基礎(chǔ)上,著重研究其微觀形貌與非線性光學(xué)性質(zhì)。X射線光電子能譜(XPS)和透射電子顯微鏡(TEM)的表征結(jié)果證實了尺寸為6.12nm的NiO納米晶均勻呈現(xiàn)在鈉硼硅玻璃基質(zhì)中。該玻璃樣品的三階非線性光學(xué)性能是通過兩種不同的 Z-Scan 激光器(190fs,20Hz,800nm)和(21ps,10Hz,532nm)進(jìn)行研究的。結(jié)果表明,前一種情況下,樣品的三階非線性極化率χ(3)為1.371 ×10-14esu,后種情況下樣品的三階非線性極化率是4.261×10-12esu。3.在采用溶膠凝膠和氣氛控制熱處理路線成功制備出Cu0.81Ni0.29納米晶玻璃的基礎(chǔ)上,著重研究其微觀形貌與非線性光學(xué)性質(zhì)。同時作為比較,用同樣的方法制備并研究基玻璃和同樣濃度的Cu納米晶玻璃。在利用X射線粉末衍射儀(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)對玻璃的微觀形貌表征分析后發(fā)現(xiàn),尺寸為11.5nm的Cu0.81Ni0.19合金納米晶已經(jīng)均勻分散在鈉硼硅玻璃基質(zhì)中。進(jìn)一步,我們采用脈沖寬度為190 fs,重復(fù)頻率為20Hz的脈沖激光器研究了所有玻璃樣品在800nm處的三階非線性光學(xué)性質(zhì)。結(jié)果顯示,相對于基玻璃和Cu納米晶玻璃,Cu0.81Ni0.19納米晶玻璃表現(xiàn)出加強的非線性光學(xué)性質(zhì)。
[Abstract]:Nonlinear optical materials have attracted the attention of researchers at home and abroad because of their potential applications in the field of optoelectronic technology and information. Among them, metal nanocrystalline glass composites have become the focus of research. At present, the research work of metal nanocrystalline glasses in the nonlinear field mainly focuses on the gold, silver and copper nanocrystals of precious metals, but rarely on the lower cost nickel nanocrystalline glasses. In this paper, various kinds of nanocrystalline sodium borosilicate glasses containing Ni (NiON) Cu 0.81Ni 0.19 were prepared by sol-gel technology combined with heat treatment in atmosphere. Then the microscopic morphology information of these glasses was obtained by a series of characterization methods. The nonlinear optical properties and related parameters of these glasses were investigated by Z-Scan technique. The application value of these glass materials in nonlinear optical devices was discussed. According to the above research points, the research content of this paper is divided into the following parts: 1. On the basis of successfully preparing Ni nanocrystalline glass by sol gel and atmosphere controlled heat treatment, the microstructure and nonlinear optical properties of Ni nanocrystalline glass were studied. The feasibility of the process was analyzed by Fourier infrared spectroscopy (FTIR). The microstructure of glass was characterized by X-ray powder diffraction (XRD) and transmission electron microscope (TEM). The results show that the uniformly dispersed Ni nanocrystals have been produced in the glass matrix. At the same time, we have studied the nonlinear optical parameters of glass by using different Z-Scan lasers. On the one hand, the third-order nonlinear optical properties of glass at 800nm are studied by pulse laser with pulse width of 190fs and repetition rate of 20Hz. On the other hand, a pulsed laser with a pulse width of 21 psand a repetition rate of 10 Hz is used to detect the nonlinear optical properties of the glass at 532nm. The results show that the third order nonlinear polarizability 蠂 (3) of the glass samples reaches 10 ~ (-14) esu and 10 ~ (-12) esu 路2, respectively. Nio nanocrystalline glasses were successfully prepared by sol-gel and atmosphere controlled heat treatment. The results of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and transmission electron microscopy (TEM) show that the nio nanocrystals with size of 6.12nm are uniformly present in the sodium borosilicate glass matrix. The third-order nonlinear optical properties of the glass samples have been studied by two different Z-Scan lasers (190fsn 20Hz ~ (800 nm) and (21ps ~ (10) HzN ~ (532 nm). The results show that the third order nonlinear polarizability 蠂 (3) is 1.371 脳 10 ~ (-14) esu in the former case, and the third order nonlinear susceptibility is 4.261 脳 10 ~ (-12) esu. 3 in the latter case. Based on the preparation of Cu0.81Ni0.29 nanocrystalline glass by sol-gel and atmosphere controlled heat treatment, the microstructure and nonlinear optical properties of Cu0.81Ni0.29 nanocrystalline glass were studied. At the same time, the base glass and Cu nanocrystalline glass with the same concentration were prepared and studied by the same method. The microstructure of the glass was characterized by X-ray powder diffraction (XRD) and transmission electron microscope (TEM). It was found that the nanocrystalline Cu0.81Ni0.19 with the size of 11.5nm had been uniformly dispersed in the sodium borosilicate glass matrix. Furthermore, we have studied the third-order nonlinear optical properties of all glass samples at 800nm using a pulsed laser with a pulse width of 190fs and a repetition rate of 20Hz. The results show that compared with base glass and Cu nanocrystalline glass Cu0.81Ni0.19 nanocrystalline glass exhibits enhanced nonlinear optical properties.
【學(xué)位授予單位】：溫州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ171.1

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本文編號：2102784