钛酸钡纳米阵列二次谐波特性的研究

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1、分类号学号M201570155学校代码10487密级硕士学位论文钛酸钡纳米阵列二次谐波特性的研究学位申请人：殷媛媛学科专业：光学指导教师：陆培祥教授答辩日期：2018年11月15日ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceStudyofSecond-HarmonicGenerationPropertiesinBaTiO3Nano-arraysCandidate:YuanyuanYinMajor:OpticsSupervisor:

2、Prof.PeixiangLuHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaNovember,2018独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成见。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期／：年／／月／曰学位论文版权使用授权书本学

3、位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，Ｂ卩：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密Ｖ“”（请在以上方框内打Ｖ）学位论文作者签名：指导教师签名：丨：丨＞／細＂月曰期：＞丨姅／月７曰曰期以曰华中科技大学硕士学位论文摘要在激光被发明之后的半个世纪,非线性光学领域已经被广泛发展和应用。非线性

4、光学（NonlinearOptical,NLO）效应有不同的类型，例如谐波产生、非线性光吸收、非线性光折射、超快过程和光孤子。从人类最初观察到NLO现象以来，二次谐波（Second-HarmonicGeneration,SHG）一直是一个重要的研究领域，这是一个参数非线性过程，其中两个具有相同频率的光子被NLO材料吸收，另一个具有双倍频率的光子被辐射。基于SHG的产生机制，SHG信号具有稳定性、可调谐性、相干性、超快响应性和偏振敏感性等特点。对于开发SHG在生命科学和光电子学领域的应用，纳米尺度材料特性的研究尤其重要，目前，这种材料是非中心对称的晶体，如钛酸钡

5、（BaTiO3,BTO），由于具有很强的二阶非线性光学特性，在生物成像方面具有很重要的应用价值。本论文中，对BTO纳米阵列的制备及其SHG的特性展开了研究，主要内容如下：（1）应用纳米球刻蚀（NanosphereLithography,NSL）技术和脉冲激光沉积（PulsedLaserDeposition,PLD）技术，制备了周期排列的BTO纳米三角阵列和相同条件的薄膜，并利用原子力显微镜（AtomicForceMicroscopy,AFM）和扫描电子显微镜（ScanningElectronicMicroscopy,SEM），分别对BTO纳米阵列和薄膜的形貌进

6、行表征，结果表明制备的BTO纳米三角阵列排列均匀有序，BTO薄膜表面均匀且平整。（2）采用紫外-可见（UV-visible）分光光谱仪测试了不同尺寸的BTO纳米三角阵列和薄膜的透射光谱，结果表明，BTO纳米三角阵列和薄膜在UV-visible区域内有较高的透过率，在长波部分表现出很好的透射性。通过光学带隙图可知，不同尺寸纳米阵列的光学带隙值有微小差异；BTO薄膜的光学带隙值随着退火温度的升高而增大；对BTO纳米阵列进行退火处理，发现其光学带隙值也发生了改变。（3）利用自主搭建的透射式显微共焦测试系统深入研究了BTO纳米三角阵I华中科技大学硕士学位论文列和薄膜的

7、SHG特性。重点测试了BTO纳米阵列和薄膜的偏振响应特性，即SHG信号强度随入射光偏振态的变化规律，结果表明对实验数据拟合得到的曲线与实验数据吻合得很好；退火处理后的BTO纳米阵列和薄膜的SHG信号有明显增强；通过计算面积归一化系数，我们对比了在相同激发条件下BTO纳米阵列和薄膜的SHG信号强度，发现相对于BTO薄膜，BTO纳米阵列的SHG信号显著增强。关键词：纳米球刻蚀脉冲激光沉积BTO纳米阵列二次谐波II华中科技大学硕士学位论文AbstractThefieldofNonlinearOptics(NLO)hasgreatlydevelopedinthepas

8、thalf-centurywithad