钙钛矿氧化物薄膜的PLD制备及其光电性质的研究

论文摘要

本文研究了复合薄膜的线性光吸收特性,并利用PLD方法制备了Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜,着重研究了样品的介电性能和非线性光学性质。利用原子力显微镜, X射线光电子能谱仪（XPS）分析了样品的化学组分和表面形貌,利用单光束纵向Z扫描的方法研究了薄膜的非线性光学性质。主要研究内容和成果如下:（1）根据Mie散射理论,研究了金属纳米颗粒镶嵌在载体介质中的复合薄膜的光吸收特性。计算得到Cu的介电常数与波长的关系。结果表明,当金属介电常数的虚部ε2变化不大时,复合薄膜的共振吸收峰峰位决定于金属介电常数的实部ε1和载体介质的折射率nd。（2）用PLD方法成功制备了Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜,在交流信号为50mV和100kHz时测量了薄膜的介电系数和介电损耗随外加电场的变化关系,得出最高的介电可调率达到45%。（3）利用单光束纵向Z扫描的方法研究了薄膜的非线性光学性质,得到非线性折射率为n2 = 5.04×10-6（cm2/kW）,非线性吸收系数为β= 3.59×10-6（m/W）,测量所用光源的波长为532nm,脉宽为55ps,表明Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜有较快的非线性光学响应。得到三阶非线性极化率χ3= 7.06×10-7esu.

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 薄膜简介
• 1.3 非线性光学材料的研究概况
• 1.3.1 非线性光学
• 1.3.2 非线性光学材料的研究进展
• 1.4 薄膜的主要制备方法
• 1.4.1 磁控溅射
• 1.4.2 分子束外延
• 1.4.3 金属有机化学气相沉积
• 1.4.4 脉冲激光沉积
• 1.5 本章小结
• 1.6 本论文选题背景及研究内容
• 2 三阶光学非线性效应及其测试方法
• 2.1 引言
• 2.2 光致非线性折射率现象
• 2.3 z 扫描技术
• 2.4 z 扫描技术的理论计算
• 2 的计算'>2.4.1 非线性折射率n₂的计算
• 2.4.2 非线性吸收系数β的计算
• 2.5 本章小结
• 3 金属纳米复合薄膜的光吸收特性
• 3.1 引言
• 3.2 复合薄膜的线性吸收特性
• 3.2.1 理论方法
• 3.2.2 Cu 的介电常数的计算
• 3.2.3 结果与分析
• 3.3 本章小结
• 4 钛酸锶钡薄膜的制备及其光电性质
• 4.1 引言
• 1-xSr_xTiO₃ 结构'>4.2 Ba_1-xSr_xTiO₃结构
• 0.5Sr_0.5TiO₃ 薄膜的制备'>4.3 Ba_0.5Sr_0.5TiO₃薄膜的制备
• 0.5Sr_0.5TiO₃ 靶材的制备'>4.3.1 Ba_0.5Sr_0.5TiO₃靶材的制备
• 0.5Sr_0.5TiO₃ 复合薄膜的PLD 工艺'>4.3.2 Ba_0.5Sr_0.5TiO₃ 复合薄膜的PLD 工艺
• 0.5Sr_0.5TiO₃ 薄膜的表征'>4.4 Ba_0.5Sr_0.5TiO₃薄膜的表征
• 0.5Sr_0.5TiO₃ 薄膜的原子力显微镜结果'>4.4.1 Ba_0.5Sr_0.5TiO₃薄膜的原子力显微镜结果
• 0.5Sr_0.5TiO₃ 薄膜的XPS 结果'>4.4.2 Ba_0.5Sr_0.5TiO₃ 薄膜的XPS 结果
• 0.5Sr_0.5TiO₃ 薄膜的介电和电学性能'>4.5 Ba_0.5Sr_0.5TiO₃薄膜的介电和电学性能
• 0.5Sr_0.5TiO₃ 薄膜的三阶非线性光学性质'>4.6 Ba_0.5Sr_0.5TiO₃薄膜的三阶非线性光学性质
• 4.7 本章小结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1.硕士期间发表的学术论文及参与的课题