论文部分内容阅读
二阶非线性光学薄膜材料在光通讯、光信息处理以及光学存贮等领域具有非常广阔的应用前景。基于报道：金红石TiO2(110)和(001)等晶面具有显著的二阶非线性光学性能，本文设想：通过制备沿[110]或[001]晶向生长的金红石型TiO2定向薄膜，以实现TiO2薄膜材料二阶非线性光学性能的高性能化，为光电功能器件的开发提供候选薄膜光学材料。以载玻片或FTO玻璃为衬底，采用水热合成方法，本文制备了系列金红石TiO2薄膜。利用紫外-可见-近红外透过光谱、Maker条纹法探索了不同钛源种类、水热时间对TiO2薄膜的光学透过性能和二阶非线性光学性能的影响规律，并利用X射线衍射谱、场发射扫描电镜等表征手段分析了两种薄膜具有二次谐波产生的原因。获得的主要成果如下：(1)以载玻片为衬底，两种钛源制备薄膜的倍频信号强度随水热时间的延长而增加，钛酸丁酯为钛源制备薄膜的倍频信号强度约为Y切石英晶体的1.4倍，对应的1064nm和532nm的透过率分别为54%和46%。TiCl4为钛源制备薄膜的倍频信号强度约为Y切石英晶体的2.3倍，对应的1064nm和532nm的透过率分别为12%和10%；XRD分析表明薄膜是金红石型TiO2，且(110)衍射峰强度最大，而(002)衍射峰很弱；FESEM表明薄膜是由许多沿各个方向生长的四方形棒子组成，每个棒子的四个侧面是(110)晶面；结合结构和形貌分析，我们认为薄膜的倍频性能主要源自(110)晶面内沿[001]晶向的Ti(γ)-O(α)-Ti(γ)-O(α)之子链。(2)以FTO玻璃为衬底，两种钛源制备薄膜的倍频信号强度随水热时间的延长而增加，以钛酸丁酯为钛源制备薄膜的倍频信号强度近似于Y切石英晶体的信号强度，对应的1064nm和532nm的透过率分别为28%和27%。以TiCl4为钛源制备薄膜倍频信号强度可达石英晶体的3倍，对应的1064nm和532nm的透过率分别为62%和53%。XRD分析表明薄膜是金红石型TiO2，(110)晶面衍射峰几乎没有，但(002)晶面衍射峰最强，FESEM表明薄膜是由沿[001]方向生长的纳米棒组成，纳米棒的顶端是(001)晶面，我们认为薄膜的倍频性能主要源自(001)晶面内沿[110]晶向的Ti(t)-O(b)-Ti(o)-O(b)-Ti(t)链。