【摘 要】
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当今的社会处于高速的发展过程中,无数顺应时代发展的技术也随之出现,量子信息技术在目前发展阶段无疑是一个非常重要的领域,因此吸引了不计其数研究人员的目光,量子信息领域内的成果也是频频出现。目前各行各业、各种领域的科学技术以及实验方法在不断地完善与进步,相应地验证与探测方法也都发挥着不可替代的作用。在这种情况下,各种探针技术也相应发展起来。能当作探针的物质有很多种,并且探针的种类也是十分丰富的。当然每
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当今的社会处于高速的发展过程中,无数顺应时代发展的技术也随之出现,量子信息技术在目前发展阶段无疑是一个非常重要的领域,因此吸引了不计其数研究人员的目光,量子信息领域内的成果也是频频出现。目前各行各业、各种领域的科学技术以及实验方法在不断地完善与进步,相应地验证与探测方法也都发挥着不可替代的作用。在这种情况下,各种探针技术也相应发展起来。能当作探针的物质有很多种,并且探针的种类也是十分丰富的。当然每种探针的应用范围领域各不相同,因此对探针物质的研究不可或缺。金刚石中的氮空位色心（NV色心）是一种十分优秀的量子信息的载体,同时也是一种优秀的探针材料。这是因为NV色心的性能十分优异,结构非常稳定,零声子线室温可见,相干时间较长,并且可以通过微波和光照进行自旋态的调控。本文系统地研究了如何制备具有高浓度NV色心的金刚石样品,通过搭建荧光测试系统等平台,对比了采用不同制备条件（电子辐照剂量、退火温度和退火时间）得到的金刚石样品的稳态荧光光谱,从而得到比较详细全面的制备具有高浓度NV色心金刚石样品的条件。除此之外,金属有机框架（MOFs=Metal-Organic Frameworks）作为一种物理和化学性质十分优异的新型材料,选择不同金属离子/团簇和配体的组合得到的金属有机框架的性质也是千差万别,可以满足多范围的探针需求,因此MOFs作为探针也是一种十分具有前景的材料体系。本文通过系统的测试表征方法,对一种掺杂的金属有机框架（TCPP-Ui O-66）进行研究,特别是它的线性以及非线性光学性质。在此基础上,通过双光子诱导荧光的方法获得了掺杂后的金属有机框架的双光子吸收截面。本论文的主要内容如下:1、对同一批金刚石样品采用了不同的制备条件（电子辐照剂量、退火温度和退火时间）进行了处理。利用自主搭建的光学系统平台,对处理后的金刚石样品进行光谱表征。通过比较荧光的强度,从而得到制备具有高浓度NV色心的金刚石样品的最佳的条件。最后综合多方面因素考虑,我们得到了退火温度和退火时间分别是10个剂量(1×1018e-/cm2)、900摄氏度和1小时,是制备具有高浓度NV色心的金刚石样品最佳条件。2、除了关于金刚石NV色心的制备条件外,我们还对NV色心的寿命进行了研究,通过时间分辨荧光光谱的表征以及数据拟合,得到NV色心的荧光寿命为10 ns左右。3、制备了3组不同TCPP掺杂量的金属有机框架（TCPP-Ui O-66）,采用XRD技术、场发射扫描电子显微镜（SEM）、稳态荧光光谱、时间分辨荧光光谱和上转换荧光法对掺杂后的金属有机框架TCPP-Ui O-66进行了一系列的表征。对比单光子稳态荧光光谱的表征结果,我们发现随着TCPP的掺杂量逐渐增多,金属有机框架的荧光强度表现出了先增大后减弱的现象,荧光峰位表现出了红移程度逐渐加剧的趋势。我们认为荧光强度的变化是由于荧光淬灭效应导致的,峰位的红移可以通过HOMO-LUMO原理解释。通过双光子稳态荧光光谱,我们证实了掺杂后的金属有机框架具有双光子效应这种三阶非线性光学性质,并且通过上转换荧光的方法对它的双光子吸收截面进行了进一步的测量。
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