Нелинейно-оптические свойства нанокомпозитов CdSe, CuS, Ag, Au

• Автор: Красовский, Виталий Иванович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Описание нелинейно-оптических свойств нанокомпозитов с помощью формализма нелинейной восприимчивости 3-го порядка х(3)
1.2. Влияние размерного квантования на оптические и нелинейнооптические свойства полупроводниковых нанокомпозитов
1.2.1. Линейные оптические свойства
1.2.2. Классификация режимов квантового ограничения
1.2.3. Заполнение зоны
1.2.4. Нелинейно-оптические свойства при различных уровнях возбуждения
1.2.5. Модель для описания нелинейно-оптических свойств полупроводниковых нанокомпозитов при различных режимах квантового ограничения
1.2.6. Эффект локального поля
1.2.7. Влияние поверхностных эффектов
1.2.8. Фотопотемнение
1.3. Основные свойства металлических наночастиц
1.3.1. Спектры поглощения металлических наночастиц
1.3.2. Нелинейно-оптические свойства металлических наночастиц
1.3.3. Модель для металлических паночастиц с оболочкой
1.3.4. Влияние агрегации на свойства металлических наночастиц
Глава 2. Методики измерений
2.1. Описание экспериментальной установки
2.2. Методика вырожденного четырехволнового смешения
2.3. Методика нелинейной эллипсометрии
2.4. Методика 2-сканирования
2.5. Калибровочные измерения

Глава 3. Нелинейно-оптические свойства полупроводниковых
нанокомпозитов
3.1. Наночастицы Сс18е в матрице фосфатного стекла
3.1.1 .Экспериментальные образцы
3.1.2. Спектры оптического поглощения
3.1.3. Результаты измерений по методике вырожденного четырехволнового смешения
3.1.4. Результаты измерений по методике нелинейной эллипсометрии
3.1.5. Интерпретация результатов
3.2. Нанокристаллы Сих8 в матрице силикатного стекла
3.2.1.Экспериментальные образцы
3.2.2. Спектры оптического поглощения
3.2.3. Нелинейно-оптические свойства
Глава 4. Нелинейно-оптические свойства металлических нанокомпозитов.

4.1. Наночастицы золота в матрице пористого стекла
4.1.1. Экспериментальные образцы
4.1.2. Спектр оптического поглощения
4.1.3.Нелинейно-оптические свойства
4.2. Коллоиды наночастиц серебра, полученные методом лазерной абляции в жидкости
4.2.1. Экспериментальные образцы
4.2.2. Спектры оптического поглощения
4.2.3. Нелинейно-оптические свойства
4.4. Сравнение нелинейно-оптических свойств исследованных образцов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
В современной физике твердого тела широкое внимание уделяется исследованиям объектов пониженной размерности. В последние годы в научной периодике по проблемам физики твердого тела исследованию низкоразмерных структур посвящено примерно 2/3 публикаций.
Понижение «размерности» означает, что в одном, двух или трех направлениях неопределенность координаты носителей заряда снижается. Это приводит к квантованию соответствующей компоненты импульса и собственных значений энергии. Соответственно, говорят о квазидвумер-ных, квазиодномерных и квазинульмерных объектах. Последовательный переход к объектам с более низкой размерностью (большей степенью ограничения движения носителей заряда или экситонов) приводит к сужению резонансов в плотности их энергетических состояний. В применении, к полупроводниковым лазерам, например, это дает снижение пороговых плотностей токов на порядки, улучшение стабильности и долговечности. Другим применением наноструктур является нелинейная оптика. Нанокомпозиты, к которым можно отнести полупроводниковые и металлические частицы нанометровых размеров в различных диэлектрических матрицах, в качестве которых используются стекла, полимеры, кристаллы, а также коллоидные растворы, проявляют повышенные нелинейно-оптические свойства и в связи с этим считаются перспективными для применений в оптических компьютерах [1, 2], оптических ограничителях [3, 4], оптических переключателях [5] и модуляторах [6].
В металлических нанокомпозитах квантовые эффекты менее выражены, однако они обладают поверхностным электродинамическим «плазменным» резонансом, который также значительно увеличивает нелинейный отклик при оптическом возбуждении.
В полупроводниках и полупроводниковых низкоразмерных структурах возникают сильные нелинейности за счет возбуждения светом электронов, дырок, экситонов и других квазичастиц. При этом оптические

ным результатам измерении, связанным с захватом дырок на поверхностные ловушечные состояния. В теоретических работах [63, 64] было показано, что поверхностные энергетические состояния зависят от детальной структуры поверхности и состояния связей, т.е, от того, какие именно атомы находятся на поверхности (Сб или 8 в СсІБ).
1.2.2. Классификация режимов квантового ограничения
В работах [7, 8] была введена классификация различных областей размеров наночастиц на основе отношения радиуса наночастицы г к радиусу экситона Бора, который дается выражением:
Ь є0є

(19)
где £ -диэлектрическая константа, тс и ти - эффективные массы электрона и дырки, соответственно. Эта классификация приведена в Таблице 1.
Таблица 1. Классификация режимов квантового ограничения [7, 8].
Режим ограничения Размеры нанокристалла Энергетический сдвиг Пример
Сильное г<ас,аь Ъ2/Ълт* РЬБ,ае = = 9 им
Промежуточное ас <г <а„ її2 /2г2те СсіБ, а = 3і і ,а. = 0.5/ і 5 е 5 п
Слабое г>ае,а„ И2/2 г2М СиСІ, ае = аІі = 0.5 нм
т*-приведенная э< зфективная масса, М=те+ті
В режиме сильного ограничения, когда г «ав , электроны и дырки в нанокристалле не имеют связанных состояний, соответствующих объемному экситону, и движение электронов и дырок квантуется по отдельности. При этом можно пренебречь их кулоновским взаимодействием.
Коэффициент линейного поглощения полупроводниковых наночастиц в приближении сильного ограничения [65] определяется суммой всех дипольно-разрешенных переходов: