论文摘要
光电材料非线性的大小和性质直接决定了它在非线性光电器件方面的应用。本文采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）方法制备的（nc-Si/SiO2）/SiO2和（nc-Si/a -Si:H）/ a -SiNx:H量子点镶嵌薄膜样品,研究了它们的非线性光学性质。理论上,采用无限深势阱模型,分析了Si量子点中电子和激子的三阶非线性光学性质;实验上,采用Z-扫描方法研究了样品在波长532nm连续激光作用下的非线性光学性质。得到以下结论:1、分析强受限情况下的电子三阶非线性光学性质,结果表明:随着入射光子能量的变化,三阶极化率发生显著的变化;随着量子点半径的增大,三阶极化率逐渐变大;随着弛豫相的减小,三阶极化率逐渐变大。2、分析强受限和弱受限情况下的激子三阶非线性光学性质,结果表明:在激子强受限的情况下,量子点半径越小三阶极化率越大;在激子弱受限的情况下,量子点半径越大,三阶极化率越大。同时半导体材料的自聚焦和自散焦的特性与光子能量和禁带宽度存在一定的依赖关系。3、通过Z-扫描实验结果表明:（nc-Si/SiO2）/SiO2和（nc-Si/a -Si:H）/ a -SiNx:H样品存在明显的非线性折射和吸收。（nc-Si/SiO2）/SiO2样品三阶极化率的实部和虚部分别为? 8.12×10-3esu、8.77×10-4esu,（nc-Si/ a -Si:H）/ a -SiNx:H样品三阶极化率的实部和虚部分别为2.00×10-3esu、-5.51×10-4esu;（nc-Si/SiO2）/SiO2样品表现反饱和吸收的性质,为自散焦介质;（nc-Si/a-Si:H）/a-SiNx:H样品表现饱和吸收的性质,为自聚焦介质。量子限域效应和介电限域效应使它们具备了新颖的非线性光学特性。前者可用于激光防护或光限幅器件,后者可用于调Q、锁模激光和光学双稳器件。