主客体微米单晶和纯无机钙钛矿薄膜的激光性质研究

论文摘要

激光具有高强度,方向单一性,单色性,相干长度长等优异性质,相关应用已经拓展到光电、通信、医药等多个领域。本文通过研究以染料分子为增益介质的主客体微米单晶和纯无机钙钬矿薄膜的激光性质,深入理解这两种材料的光物理和光化学过程,并为发展光电器件提供了途径。论文的工作主要分为两个部分:1.我们通过自组装过程制备了一种新型主客体包合的单晶材料,基于柱芳烃（P5）和一种有机激光染料分子,反式-4-（对二甲氨基苯乙烯基）-1-甲基吡啶碘（DASP）。单晶结构表征表明两个P5分子为一个DASP分子提供超分子纳米腔,形成2P5（?）DASP结构,且染料分子DASP在主客体微米单晶中排列一致。这种空间约束有效地抑制了DASP的聚集诱导淬灭效应（ACQ）和其他非辐射通道,相比于单独的DASP分子具有更高的量子产率。同时2P5（?）DASP微米单晶具有规则的形状和平滑的表面,可以形成F-P腔,产生具有低阈值（约为230μJ/cm2）和高Q因子（约为1300）的稳定激光。2.我们报道了一种特殊的基于溶液体系一步合成CsPbX3（X=Br,I）钙钛矿薄膜的方法,通过加入长链八烷基卤化胺（OAX）形成无孔且具有超级平滑表面的薄膜。优异的CsPbBr3钙钛矿薄膜产生放大的自发辐射（ASE）,具有14 uj/cm2的低阈值和380 Cm-1的高增益系数,优于其他方法合成的CsPbBr3纳米晶体薄膜。同时,这种方法也可以延伸用于合成CsPbBrxI3-x薄膜,放大的自发辐射波长可以在535-715 nm范围内调节。这些优异的性能有利于垂直腔体产生低阈值激光,约187 nJ/cm2。另外CsPbX3薄膜可以在没有封装的环境中保存数月。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 缩写、符号清单、术语表
• 第一章 绪论
•   1.1 激光的产生原理及性质
•     1.1.1 自发辐射和受激辐射
•     1.1.2 粒子数反转
•     1.1.3 从光放大到振荡
•     1.1.4 振荡条件
•     1.1.5 激光的空间分布和光谱性质
•   1.2 激光器的构成与发展
•     1.2.1 增益介质
•     1.2.2 泵浦系统
•     1.2.3 光学谐振腔
•     1.2.4 激光器的发展
•   1.3 主客体微米单晶激光器
•     1.3.1 有机材料作为增益介质
•     1.3.2 主客体微米单晶激光器发展概述
• 3钙铁矿薄膜激光材料'>  1.4 纯无机CsPbX₃钙铁矿薄膜激光材料
•     1.4.1 钙钛矿激光材料概述
•     1.4.2 溶液法钙钛矿薄膜激光材料
•   1.5 本论文的研究意义和研究内容
• 第二章 实验部分
•   2.1 实验试剂及仪器
•     2.1.1 实验试剂
•     2.1.2 实验仪器
•   2.2 实验原理
•     2.2.1 瞬态吸收原理
•     2.2.2 光泵浦激光实验
•     2.2.3 单光子计数原理
•     2.2.4 X-射线衍射光谱（XRD）
•     2.2.5 扫描电子显微镜（SEM）
•     2.2.6 原子力显微镜（AFM）
•     2.2.7 核磁共振（NMR）
• 第三章 主客体有机微米单晶的合成和激光性质
•   3.1 引言
•   3.2 实验方法和表征
•   3.3 实验结果讨论
•     3.3.1 微米单晶2P5（?）DASP的结构表征
•     3.3.2 染料分子光学性质表征
•     3.3.3 微米单晶2P5（?）DASP的光学性质表征
•     3.3.4 微米单晶2P5（?）DASP的激光性质表征
•   3.4 本章小结
• 第四章 纯无机钙钛矿薄膜的合成和载流子动力学研究
•   4.1 引言
•   4.2 实验合成方法
•   4.3 结果与讨论
• 3钙钛矿薄膜的表征'>    4.3.1 CsPbBr₃钙钛矿薄膜的表征
• 3钙钛矿薄膜ASE性质表征'>    4.3.2 CsPbX₃钙钛矿薄膜ASE性质表征
• 3钙钛矿薄膜的激发态载流子动力学研究'>    4.3.3 CsPbBr₃钙钛矿薄膜的激发态载流子动力学研究
• 3钙钛矿薄膜激光性质表征'>    4.3.4 CsPbBr₃钙钛矿薄膜激光性质表征
•   4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间发表的论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 周伟

导师: 朱海明

关键词: 主客体微米单晶,纯无机钙钛矿,空间约束,表面形貌,激光

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,化学,材料科学,工业通用技术及设备

单位: 浙江大学

分类号: TB383.2;O734

总页数: 78

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