脈沖激光沉積銅氧化物薄膜及其非線性光學(xué)特性.pdf

1、具有大的光學(xué)非線性的薄膜由于在光信息存儲、光限幅、全光開關(guān)等方面有著廣泛的應(yīng)用前景而吸引了眾多研究者的興趣。金屬氧化物由于具有優(yōu)良的光、電、磁等性能，以及大的光學(xué)非線性極化率和快的光學(xué)非線性響應(yīng)也吸引了越來越多的注意。本學(xué)位論文通過脈沖激光沉積技術(shù)(PLD)在Si(100)和熔融石英基片上制備了銅的氧化物薄膜，對薄膜的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)研究，采用飛秒激光和Z掃描方法測量了薄膜的非線性光學(xué)性質(zhì)，結(jié)果表明所制備的薄膜具有較好的非線性光

2、學(xué)性質(zhì)。論文的主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　 (1)采用PLD在Si(100)和熔融石英基片上制備了CuO與Cu2O薄膜。通過調(diào)節(jié)生長溫度和氧分壓得到了純相的薄膜。通過X射線衍射儀、拉曼光譜儀、場發(fā)射掃描電鏡、紅外光譜儀和紫外可見光光度計(jì)對薄膜的結(jié)構(gòu)、表面形貌和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。其結(jié)果表明PLD系統(tǒng)可以控制CuO與Cu2O薄膜的生長而且制備得到的薄膜質(zhì)量較好。場發(fā)射掃描電鏡顯示500 ℃下生長的CuO薄膜晶粒尺寸約為45 nm且排

3、列致密分布均勻。另外，光電子能譜分析還表明Cu2O薄膜表面CuO相的存在。
　　 (2)結(jié)合飛秒激光(800 nm，50 fs)和Z掃描方法測量了薄膜的三階非線性光學(xué)特性。飛秒激光放大級Z掃描測量結(jié)果顯示CuO的非線性折射率和非線性吸收系數(shù)均為負(fù)值，其大小分別為-3.96×10-17 m2/W和-1.69×10-10 m/W。而Cu2O薄膜的非線性光學(xué)系數(shù)要小于CuO薄膜，其非線性折射率和非線性吸收系數(shù)分別為-2.81×10-1