本文關(guān)鍵詞：幾種光信息材料光物理特性的動(dòng)力學(xué)研究　出處：《吉林大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：光電信息材料種類繁多,根據(jù)材料的構(gòu)成主要分為有機(jī)材料和無機(jī)材料兩大類;其應(yīng)用也十分廣泛,在照明、能源和光調(diào)制等方面都表現(xiàn)了優(yōu)異的功能。本文從光電信息領(lǐng)域中篩選了幾種代表性的研究對象和熱點(diǎn)的物理問題,利用本課題組特有的豐富的光譜測試系統(tǒng)開展研究。我們一方面希望能夠加深人們對光電信息材料的認(rèn)識(shí)和理解;另一方面希望能夠?yàn)楣怆娦畔⒉牧险页鲂碌膽?yīng)用載體,開辟新的應(yīng)用方向。本文已取得的主要研究成果如下:(1)研究了有芴和吩噻嗪單元的F-P、F-P-F和P-F-P-F-P三種有機(jī)低聚物光譜和結(jié)構(gòu)特性,它們是具有重復(fù)共軛結(jié)構(gòu)單元的有機(jī)光電材料。我們從量化計(jì)算、發(fā)光動(dòng)力學(xué)、非線性光學(xué)等多個(gè)角度入手,談到了分子結(jié)構(gòu)和光譜特性之間的物理聯(lián)系。理論計(jì)算顯示隨著共軛單元的增加,分子的最高占據(jù)軌道HOMO在逐漸上升同時(shí)最低空軌道LUMO在逐漸下降,帶隙逐漸變窄。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果同實(shí)驗(yàn)中的穩(wěn)態(tài)吸收和發(fā)射光譜的結(jié)論相匹配;發(fā)光動(dòng)力學(xué)顯示分子的發(fā)光壽命也隨著重復(fù)單元的增加而延長,其發(fā)光性能進(jìn)一步提升,這同穩(wěn)態(tài)發(fā)光強(qiáng)度的結(jié)果相吻合。此外隨著Z-掃描技術(shù)的應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)分子的雙光子吸收截面也隨著共軛單元的增加而不斷增大。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)增加共軛單元確實(shí)是提升材料光學(xué)特性的有效途徑和手段。(2)我們研究了具有共軛單元且具有電子給體和電子受體結(jié)構(gòu)的紅光有機(jī)光電材料TPA-DCPP的超快光物理特性。鑒于其特殊的分子結(jié)構(gòu),我們首先對比了它在在三種不同溶劑甲苯、CHCl3和THF三種溶劑中的超快光物理過程,討論溶劑極性對其光物理特性的影響。研究結(jié)果顯示TPA-DCPP在甲苯中具有明顯的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移特性。光致激發(fā)以后,從初始態(tài)到電荷轉(zhuǎn)移態(tài)的轉(zhuǎn)移速率隨著溶劑極性的增強(qiáng)而逐漸加速,當(dāng)TPA-DCPP溶解在高極性的THF當(dāng)中的時(shí)候,最終分子內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移態(tài)與初始能態(tài)疊加在一起,而“消亡”�；跁r(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)技術(shù)的發(fā)光動(dòng)力學(xué)研究顯示TPA-DCPP的發(fā)光壽命也隨著溶劑極性增強(qiáng)而逐漸加速。其次我們研究了TPA-DCPP在甲苯中的變溫發(fā)光特性,結(jié)果顯示激發(fā)態(tài)的TPA-DCPP對溶劑極性十分敏感,從發(fā)光強(qiáng)度隨溫度的衍化規(guī)律中可以看出,隨著溫度的升高發(fā)光強(qiáng)度逐漸上升,發(fā)光峰值藍(lán)移,發(fā)光帶寬變窄。結(jié)合對弛豫路徑的討論,說明光子發(fā)射在分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移態(tài)而不是初始激發(fā)態(tài)。(3)除了有機(jī)材料外,無機(jī)納米粒子也是一大類重要的光電信息材料。我們以課題組最新合成的Zn Cu In S/Zn S核殼量子點(diǎn)為研究對象,初步探討了這類綠色納米粒子的光學(xué)特性。我們分析不同厚度硫化鋅(Zn S)殼的Zn Cu In S量子點(diǎn)的光致發(fā)光特性,主要從發(fā)光動(dòng)力學(xué)和變溫發(fā)光光譜兩方面解析了核殼對量子點(diǎn)發(fā)光特性的調(diào)控機(jī)制和作用。從發(fā)光動(dòng)力學(xué)的結(jié)果顯示核殼可以抑制核的表面缺陷態(tài)和電子-晶格相互作用,減少非輻射弛豫;而變溫發(fā)光的數(shù)據(jù)則證明核殼的厚度增加會(huì)增加量子點(diǎn)的活化能。這些結(jié)果豐富了人們對該類核殼量子點(diǎn)發(fā)光性能的認(rèn)識(shí)和理解。(4)除了上述發(fā)光材料外,光子晶體是光電信息材料中的一類奇特的材料;其本身并不發(fā)光,但其獨(dú)特的周期性結(jié)構(gòu)可以對光子進(jìn)行有效的調(diào)控;而偶氮材料是一類傳統(tǒng)經(jīng)典的光致雙折射材料,在光照條件下可以改變光的偏振特性。我們嘗試將這兩種獨(dú)特的光學(xué)材料組合在一起,探討光子晶體對光致雙折射作用的調(diào)控機(jī)制。為此我們制備了基于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的不同光子帶隙的蛋白石光子晶體,將其和偶氮(Azo)薄膜結(jié)合,構(gòu)筑光子晶體-偶氮復(fù)合體系,分析了光子晶體帶隙和薄膜厚度等因素對光響應(yīng)速率的調(diào)控程度。結(jié)果顯示三維蛋白石晶體對偶氮染料的光致雙折射起到了增強(qiáng)作用,通過內(nèi)部網(wǎng)狀微孔結(jié)構(gòu)的光調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。偶氮染料摻雜聚合物的薄膜比單純的偶氮薄膜具有更好的光學(xué)物理性質(zhì),光子晶體促進(jìn)偶氮材料進(jìn)一步調(diào)控光場,增強(qiáng)光致雙折射的作用。這些結(jié)果為深入開發(fā)光子晶體的功能提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O48

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本文編號：1400018