单晶硅非线性光学性质的研究论文
对非线性光学晶体的线性极化率和倍频系数进行从头计算
CLBO晶体
部分态密度（PDOS）图
LBO晶体
CBO晶体
CLBO晶体
LBO、CBO 和CLBO晶体 在一些光波 频率下的折 射率的计算 值和实验值
晶体 波长(m)
0.2537
0.3125 L
0.4047 B
0.5321 O
0.6563
0.8000
1.064
0.3547
C 0.4880 B 0.5321 O 0.6328
0
使用实空间切割技术得到的BBO晶体的各离子 基团对光学性质的贡献（Unit: pm/V)
原始值 只计 Ba2+ 只计 (B3O6)3-
计算值 只计 Ba2+ 只计 (B3O6)3-
no 1.6851 1.2396 1.5280
d22 -1.38 -0.220 -0.935
ne 1.5695 1.2392 1.4114
(m)
0.40466 0.46782 0.50858 0.57907 0.64385 0.85212 1.01400
no 1.69267 1.68198 1.67722 1.67131 1.66736 1.65969 1.65608
实验值
ne 1.56796 1.56024 1.55691 1.55298 1.55012 1.54542 1.54333
1.0642
C
0.355
L
0.488
B
0.532
O
0.633
1.064
nx 1.6335 1.6097 1.5907 1.5787 1.5734 1.5696 1.5656 1.5499 1.5367 1.5328 1.5294 1.5194
CVD法采用TEOS-O-,3-沉积二氧化硅膜
关键词 ＣＶＤ 二氧化硅 沉积 硅酸乙酯
I
Abstract
Abstract
SiO2 was deposited on the substrate utilizing tetraethoxysilane (TEOS)and O3 as precursors by chemical vapor deposition. For the atmospheric chemical vapor deposition the optimal experimental condition of coating is determined by the analysis of different temperature and different flow rate of TEOS and different O2/TEOS ratio. The uniformity was tested by aqueous HF etch rate. Optimization studies indicate that at temperature 400 , at higher Ozone/TEOS ratio at least bigger than 4 give the best combination of film growth rate uniformity.
It has instructive meaning to improve stability of materials and widen application of materials.
Key words: CVD; SiO2; Deposition; TEOS
II
第一章 序言
河北大学 硕士学位论文 CVD法采用TEOS-O<,3>沉积二氧化硅膜 姓名：李娟 申请学位级别：硕士 专业：光学 指导教师：李志强
KBBF非线性光学晶体及应用解析
七、KBBF晶体的工作性能
• 一般来说，倍频效率不仅与基波电场初始 强度有关，而且与晶体长度有关，倍频效 率随晶体长度的增大而增加并逐渐达到同 一饱和限度；同一晶体长度，基波功率越 高，倍频效率越高；基波功率愈大，高斯 光束达到饱和效率所需晶体长度愈短；不 同的基波功率均随着晶体长度的增加而或 早或晚地达到同一饱和效率。 • 晶体长度并不是越长越好，还应该考虑损 耗
七、KBBF晶体的工作性能
• 2）匹配相位角 • KBBF晶体 I类倍频基波 的下限波长为 323 nm， 直接倍频产生的谐波波 长为161.5 nm，相位匹 配角为87.330 25°， 是目前直接倍频匹配波 长最短的晶体，晶体可 在200 nm以下的深紫外 波段实现相位匹配
七、KBBF晶体的工作性能
六、KBBF晶体的制备
• 目前报道的使用水热法制备的最佳结果是 福建物质结构所唐鼎元等人以KBF4，BeO和 B2O3为原料，在750℃ 恒温 48 h（固相反 应），其产物经固态烧结（800℃）后得到 籽晶。并使用籽晶在KF及H3BO3水溶液中经 二区加热（生长区300-400℃，溶解区350420℃）生长20-100d得到较大晶体。通过 这种方法得到了厚度超过10mm的晶体。
八、KBBF棱镜耦合装置
• 通过使用KBBF棱镜耦 合装置解决了KBBF加 工困难和Z方向厚度小 的问题，同时通过装 置的整体转动可以适 应各种匹配角，或者 通过调整石英的切割 角度来调整基光入射 角。
九、应用与展望
• 现使用KBBF晶体已经可获得瓦级200 nm 和 41 mW 177. 3 nm 的相干光,并获得了从 232. 5-170 nm 的 Ti 宝石激光的可调谐 四倍频谐波光输出。这已可应用于大部分 实际所需,如超高能量分辨率光电子能谱仪、 深紫外激光光电子显微镜、 193 nm 光刻 技术等。此外, 随着晶体生长技术的改进, 在得到更大更厚的晶体之后,KBBF 族晶体 将可获得深紫外光谱区的更高功率输出和 更广泛的应用。
硒化镓非线性光学晶体
硒化镓非线性光学晶体
硒化镓（GexSe1-x）是一种重要的非线性光学晶体，它拥有非常优良的光学特性，拥有良好的耐受性，不易产生发热，无毒，可喷射，抗拉裂能力强，对外界承受较大，噪声小，适宜于使用高功率脉冲光作为光源，具有良好的抗电磁辐射能力。
它们可用于高效率非线性光学转换，如激光器等。
硒化镓非线性光学晶体的抗电磁辐射能力是其独特优势。
与普通的非线性材料相比，它的抗电磁辐射性能更好，能够有效地抵抗外部的电磁辐射干扰，以达到良好的信号质量。
此外，它的可塑性较强，易于加工，可用于激光生成技术，能够满足不同的应用需求。
此外，硒化镓非线性光学晶体具有良好的热稳定性，可在宽范围内工作，并且具有很好的化学耐受性，可以在不同环境中使用。
硒化镓非线性光学晶体的应用越来越广泛，在激光处理技术、光电检测技术、3D成像技术和光纤光学传感技术等方面发挥着重要作用。
它们具有良好的特性和较高的可靠性，可广泛应用于医疗诊断、激光打标和计算机显示等领域。
总之，硒化镓非线性光学晶体是一种优良的非线性光学材料，它具有良好的抗电磁辐射能力，高耐受性和可塑性，使其在激光处理、光电检测和3D成像等领域受到认可，可用于多种应用场景。
- 1 -。
ZnO薄膜的制备及其光学性质的研究
山东建筑大学硕士学位论文
关键词：ＺｎＯ薄膜，射频磁控溅射，光波导，Ｘ一射线衍射，ｃ轴取向
山东建筑大学硕士学位论文
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＺｎＯ Ｆｉｌｍｓ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ（ＺｎＯ）ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ＩＩ－ＩＶ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｗｉｔｈ ａ ｗｉｄｅ ｄｉｒｅｃｔ ｂａｎｄ ｇａｐ ｏｆ ３．３ｅＶ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ａ ｌａｒｇｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｂｉｎｄｉｎｇ ｅｎｅｒｙ ｏｆ ６０ｍｅＶ．ＺｎＯ ｆｉｌｍｓ ｈａｖｅ ｍａｎｙ ｒｅａｌｉｚｅｄ ａｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｍａｎｙ ｆｉｅｌｄｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ，ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ，ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｇａｓ ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ ｐｌａｎａｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ，ｅｔｃ，ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｏｐｔｉｃａｌ ａｎｄ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈ ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｉｎ ｓｈｏｒｔ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅｓ，
《单晶结构分析》课件
同步辐射法：利用同步辐射照射晶体，分 析衍射图谱，确定晶体结构
电子显微镜法：利用电子显微镜观察晶体 表面，确定晶体结构
原子力显微镜法：利用原子力显微镜观察 晶体表面，确定晶体结构
03
单晶结构分析的实验技 术
X射线衍射技术
应用：分析晶体结构，确定 晶体的晶系、晶胞参数等
电子信息：单晶结构分析在电子信息领域的应用广泛，但需要解决半导体 器件、集成电路等难题
能源环境：单晶结构分析在能源环境领域的应用前景广阔，但需要解决新 能源材料、环境污染治理等难题
数据分析与模拟计算的挑战与机遇
数据量巨大：需要处理和分析大量数据
计算复杂度高：模拟计算需要大量的计算资源和时间
准确性要求高：模拟结果需要与实际结果高度吻合
原理：利用X射线与晶体相 互作用，产生衍射现象
实验步骤：样品制备、X射 线源选择、衍射数据采集、
数据处理
优点：分辨率高，可分析多 种晶体结构，广泛应用于材
料科学、化学等领域
电子显微镜技术
原理：利用电子束扫描样品表面，通过电子束与样品相互作用产生的信号来获取样品 的形貌和结构信息
特点：分辨率高，可以观察到纳米级别的样品结构
数据分析和模拟计算将共同 推动单晶结构分析的发展和
应用
跨学科合作与交流的加强
单晶结构分析与其他学科的交叉融合 跨学科合作在单晶结构分析中的应用 单晶结构分析在跨学科研究中的作用 加强跨学科合作与交流对单晶结构分析发展的影响
06
单晶结构分析的挑战与 展望
实验技术的局限性
实验条件：需要严格的实验 条件和环境控制
环境科学：单晶结 构分析在环境科学 中的应用，如污染 物检测、环境污染 治理等
氧化铟晶体点缺陷和光学性质的研究
摘要氧化铟（In2O3）是宽能隙多功能新一代半导体材料，有着广泛的应用前景。
In2O3具有良好的透明导电性，已被应用在太阳能电池、平板显示、防静电膜、发光显示等方面。
In2O3具有良好的气敏性，是一种新型高灵敏度气敏材料，被广泛用于气体传感器。
简而言之，半导体In2O3具有禁带宽度大、饱和电子漂移速度高、介电常数小、击穿电场强度高、强抗辐射能力和良好的化学稳定性等特点，非常适合于制作抗辐射能力强、频率高、功率大、集成度高的电子元件。
利用此特性，In2O3还可以用来制作半导体激光器和发光二极管等，因此In2O3成为国际上研究的热点方向。
实验上对In2O3晶体进行了许多研究，不同方法制备的In2O3晶体在光学性质方面表现出了差异性，归因于制备过程中In2O3晶体中不同浓度的In空位或O空位。
理论上也对In2O3晶体的物理性质进行了研究，但以前的研究大多基于DFT，计算的带隙和实验值差异较大，且对In2O3导晶体的缺陷和透明导电机理的研究还不够透彻。
因此本文用计算机模拟的方法对In2O3晶体的缺陷问题进行了研究，并用最新的G0W0+BSE方法对In2O3的透明导电机理进行了深入研究。
本文主要由六部分组成：In2O3晶体研究背景的介绍（第一章）；计算机模拟的理论基础和软件包介绍（第二章）；In2O3晶体缺陷的研究（第三章）；In2O3晶体不同算法的电子能带的研究（第四章）；对In2O3晶体的光学性质和光吸收机理的研究（第五章）；全文总结（第六章）。
第一章，介绍了In2O3晶体的研究背景，主要包括：晶体的基本性质介绍、晶体的制备方法、晶体的研究现状以及本文研究目的和研究内容。
第二章，介绍了密度泛函理论（DFT）和多体微扰理论（MBPT），简要介绍了本文使用的两款软件VASP和WANNIER90。
第三章，利用VASP软件模拟计算了完整晶体及含点缺陷晶体的能量，对不同外界环境下的点缺陷和缺陷对进行了研究。
第四章，用VASP软件，基于GGA、GGA+U和HSE06三种方法，计算了In2O3晶体的电子结构。
单晶硅锭的晶面稳定性和界面能研究
单晶硅锭的晶面稳定性和界面能研究引言：单晶硅锭是制备太阳能电池的重要材料，其晶体结构的稳定性和界面能的研究对于提高太阳能电池的效率和降低生产成本具有重要意义。
本文将介绍单晶硅锭的晶面稳定性和界面能的研究背景、方法和应用。
一、单晶硅锭的晶面稳定性研究1.1 晶面稳定性的意义单晶硅锭的晶面稳定性决定了其在制备太阳能电池过程中的性能。
晶面的稳定性影响了晶体的表面粗糙度、能带结构和电子迁移率等物理特性。
因此，研究晶面的稳定性对于提高太阳能电池的效率具有重要意义。
1.2 晶面稳定性的研究方法目前，研究单晶硅锭的晶面稳定性主要采用理论计算和实验方法相结合的方式。
理论计算方法包括第一性原理计算和分子动力学模拟，可以从原子尺度上研究晶面的稳定性。
实验方法主要利用扫描隧道显微镜、原子力显微镜和电子能谱等表征技术，通过观察晶面的形貌和表面反应动力学等参数来分析晶面的稳定性。
1.3 晶面稳定性的研究进展和应用近年来，研究人员在单晶硅锭的晶面稳定性方面取得了一系列重要的进展。
通过调控外界环境和添加剂等方式，成功地稳定了一些晶面，并提高了晶面的生长速率和质量。
这些成果不仅对于太阳能电池的制备具有重要意义，还有助于理解晶面稳定性对其他材料性能的影响。
二、单晶硅锭的界面能研究2.1 界面能的定义和意义界面能是研究材料界面特性的重要参数之一，它反映了不同相之间能量的差异，对于材料的表面性质和界面反应有重要影响。
研究单晶硅锭的界面能可以帮助理解晶体生长过程中的晶粒边界和晶面偏转，为材料表面改性和界面反应的控制提供指导。
2.2 界面能的测量方法目前，测量单晶硅锭的界面能主要采用力学方法和热力学方法。
力学方法包括静态法和动态法，静态法通过测量材料表面的位移来计算界面能；动态法通过测量材料的位移速度或振动来计算界面能。
热力学方法主要利用吸附等温线法和表面张力方法，通过测量材料表面的吸附量和表面张力来计算界面能。
2.3 界面能的研究进展和应用近年来，研究人员在单晶硅锭的界面能方面取得了一些重要的研究进展。
单晶硅太阳能电池伏安特性研究
第 33 卷 第 5 期2020年10月Vol.33 No.5Oct.2020大学物理实验PHYSICAL EXPERIMENT OF COLLEGE文章编号：1007-2934 (2020 )05-0071 -03单晶硅太阳能电池伏安特性研究安盼龙赵瑞娟睢 坚2(1.陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南714000；2•中北大学理学院，山西太原030051)摘 要：针对太阳能电池教学过程中存在原理不清、参数不明等问题,从光电转化原理出发，对单 晶硅电池的暗伏安特性、填充因子、光电转化效率进行系统分析。
通过作图及计算标定了单晶硅太阳能电池相关参数。
为太阳能实验的教学提供相应理论和实验指导。
关键词：单晶硅;太阳能电池;伏安特性中图分类号：O433；TP 212.1文献标志码：A DOI ： 10.14139/22-1228.2020.05.016太阳是自然界用之不竭的巨大能源，太阳能作为新型能源的重要的组成部分，具有寿命长、效率高、性能可靠、成本低、无污染的优点,已经成为当代研究的重要课题。
太阳与地球的平均距离约为1.5亿公里。
在大气圈以外，太阳辐射的功率密度为1.353 kW/m 2。
在正午海平面垂直入射 时，太阳辐射的功率密度约为1.0 kW/m 2,通常被作为测试太阳电池性能的标准光辐射强度。
可以看出，太阳光辐射的能量非常巨大,每年到达地球的辐射能相当于4.9X104亿吨标准煤的燃烧能。
未来太阳能发电成本上可与传统电源相竞争，更具光明前景［1，2］。
半导体太阳能电池是直接把太阳能转化为电 能的器件。
根据所用材料的不同，太阳能电池可分为硅、化合物、聚合物、有机太阳能电池等。
其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的且在应用中 居主导地位。
单晶硅太阳能电池转换效率最高,技术也最为成熟。
在实验室里最高的转换效率为 24.7%,规模生产时的效率可达到15%［3,4］。
1实验原理太阳能电池利用半导体两块掺杂不同材料形 成的P-N 结受光照射时形成的光伏效应发电，太阳能电池的基本结构为一个大面积平面P-N 结,图1为P-N 结示意图。
SiOxNy和SiNx薄膜的结构和光致发光性质研究
苏州大学硕士学位论文SiO<,x>N<,y>和SiN<,x>薄膜的结构和光致发光性质研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：吴雪梅;诸葛兰剑20040501苎旦型—生墅坠型业塑旦墨塑塑堂墼墼查丝堕堑筮±皇塑些中文摘要硅氧氮薄膜（ＳｉＯ、Ｎ，）是硅集成电路中重要的钝化膜和介质膜，并在超大规模集成电路中得到了越来越多的应用。
而氮化硅薄膜（ｓｉＮ。
）作为一种表面钝化和绝缘薄膜材料，其优异的物理和化学特性引起了广泛的关注。
所以探寻它们是否具有发光的可能性，从而成为合适的硅基发光材料是十分有意义的。
本论文尝试采用双离子束溅射方法，通过改变有关的工艺参数，制备了两种系列的薄膜：ＳｉＯ。
Ｎｙ薄膜署１１ＳｉＮ。
薄膜，并且在Ｎ２气氛保护下适当对它们进行了不同温度的退火处理，然后进行光致发光（ＰＬ）谱的测试，通过ＸＲＤ，ＸＰＳ，ＦＴＩＲ等测试手段分析了薄膜的结构和表面状况，并与光致发光的结果进行了对比研究。
光致发光（ＰＬ）谱的研究结果表明，在２２５ｎｍ波长的光的激发下，ＳｉＯ。
Ｎ，薄膜的主要发光峰位位于６００ｍｎ（２．０６ｅＶ）。
ＳｉＮ。
薄膜的主要发光峰位位于４７０ｎｍ（２．６ｅＶ），５２０ｎｍ（２．４ｅＶ）年Ｎ６２０ｎｍ（２．０ｅＶ）。
结合光致发光激发谱（ＰＬＥ）和薄膜结构以及退火对发光峰位影响方面的分析，对其可能的发光机理进行了初步的探讨。
认为所制备的ＳｉＯ。
Ｎ，薄膜样品中的发光来源于与Ｎ有关的缺陷，并且根据ＳｉＮ。
的能带结构，我们建立了发光模型来解释了各个发光峰的来源。
关键词：光致发光，双离子束溅射，退火，缺陷态作者：成珏飞指导教师：吴雪梅诸葛兰剑Ｔ—ｈ—ｅ—ｍ——ｉｃ—ｒ—ｏ—ｓ—ｔｒ—ｕ—ｃ—ｔｕ——ｒｅ——ａ—ｎ—ｄ—ｐ—ｈ—ｏ—ｔ—ｏ—ｔ—ｕ—ｍ—ｉ—ｎ—ｅ—ｓ—ｃ—ｅｎ—ｃ—ｅ——ｏ—ｆ—ｓ—ｉ—ｌｉ—ｃ．ｏ—ｎ—ｏ—ｘ—ｙ—ｎ—ｉ—ｔｒ—ｉ—ｄ—ｅ—ａ—ｎ—ｄ．—ｓ—ｉｌ—ｉｃ—ｏ—ｎ——ｎ—ｉｔ—ｒ—ｉｄ—ｅ——ｔｈ——ｉｎ——ｆｉ—ｌ—ｍ—————————————————Ａ—ｂ—ｓ—ｔ—ｒａ—ｃ—ｔ—一ＴｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｏｆｓｉｌｉｃｏｎｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅａｎｄｓｉｌｉｃｏｎｎｉｔｒｉｄｅｔｈｉｎｆｉｌｍＡｂｓｔｒａｃｔＳｉＯｘＮｙａｎｄＳｉＮｘｔｈｉｎｆｉｌｍｓｈａｖｅｄｅｓｅｒｖｅｄｇｒｅａｔａｔｔｅｎｔｉｏｎｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｆｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｉｎｏｐｔｉｃｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｉｒｌｉｇｈｔｅｍｉｓｓｉｏｎ．ＴｗｏｓｅｒｉｅｓｏｆｔｈｉｎｆｉｌｍｓｏｆＳｉＯｘＮｙａｎｄＳｉＮｘｗｅｒｅｍａｄｅａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｕｓｉｎｇａｄｕａｌｉｏｎｂｅａｍｃｏ—ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．ＳｏｍｅｆｉｌｍｓｗｅｒｅａｎｎｅａｌｅｄｉｎＮ２ａｍｂｉｅｎｃｅｆｏｒａｎｈｏｕｒａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＰＬ）ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｆｉｌｍｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｆｉｌｍｓｗａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＸＲＤ，ＸＰＳ，ＦＴＩＲａｎｄｓｏｏｎ．ＩｎＳｉＯｘＮｖｆｉｌｍｓ，ａｎｉｎｔｅｎｓｅｓｉｎｇｌｅＰＬｐｅａｋａｔ６００ｎｔｏ（２．０６ｅＶ）ｗａｓｏｂｓｅｒｖｅｄｕｎｄｅｒｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ（Ｅｘ＝２２５ｎｍ）．ＴｈｅｒｅａｒｅｔｈｒｅｅＰＬｐｅａｋｓａｔ４７０ｎｍ（２．６ｅＶ），５２０ｒｉｍ（２．４ｅＶ）ａｎｄ６２０ｎｍ（２．０ｅＶ）ｆｏｒＳｉＮ。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2012届本科毕业论文题目：单晶硅非线性光学性质的研究学院：物理与电子工程学院专业班级：物理08-7班学生姓名：默默指导教师：教授答辩日期：2012年5月日单晶硅非线性光学性质的研究摘要：文章采用Z scan -技术、单光束扫描法, 从非线性折射率、非线性吸收系数、非线性极化率等角度,对单晶硅以及多孔硅非线性光学性质进行深入的研究，以便为新材料的深入研究提供一些有价值的参考。
其各章主要内容如下：首先，介绍非线性光学现象、研究的目的和意义，以及半导体及其纳米复合物的非线性光学效应和研究进展。
其次，阐述单晶硅的特性、Z scan -技术，并就Z scan -技术的角度对单晶硅非线性光学参数，即非线性折射率、非线性吸收系数、非线性极化率等进行测量。
最后，介绍多孔硅非线性光学，从实验的角度认识多孔硅结构与发光机理的非线性，应用单光束扫描法对三阶非线性光学性质进行实验分析。
关键词：单晶硅；非线性光学；多孔硅；Z-scan 技术；单光束扫描法The study of nonlinear optical propertiesof Monocrystalline siliconABSTRACT ：This paper adopts Z-scan technology , single beam scanning method, from the angle of nonlinear refractive index, nonlinear absorption coefficient, nonlinear polarizability,etc, further research have been studying for the nonlinear optical properties of Monocrystalline silicon and Porous silicon, so that it can provide some valuable reference for the further research of new materials. Its main content chapters are as follows:First of all, introduce the nonlinear optical phenomena, the purpose of the research and meaning, and, the nonlinear optical effect and research development of the semiconductor and its nano complex.Secondly, this paper expounds the characteristics of Monocrystalline silicon, Z-scan technology , and the measurement of the Nonlinear optical parameters of Monocrystalline silicon through the Z-scan technology, such as the measurement of nonlinear refractive index, nonlinear absorption coefficient, nonlinear polarizability , etc.Finally, this paper introduces the nonlinear optical of porous silicon, from the point of view of experiment know the porous silicon structure and the nonlinear of emitting mechanism, and the paper analysises the Three order nonlinear optical properties of Porous silicon through the experiment of Single beam scanning method. Key words: monocrystalline silicon ；nonlinear optics ；porous silicon ；Z-scan technology ；single beam scanning method目 录第一章 非线性光学 ...................................................1.1 非线性光学现象...............................................1.2非线性光学性质研究的目的和意义...............................1.3半导体及其纳米复合物的光学非线性.............................1.3.1 半导体材料的光学非线性..................................1.3.2 半导体纳米复合物的非线性光学效应........................ 第二章单晶硅非线性光学 .............................................2.1单晶硅的特性.................................................2.2Z扫描技术的原理..............................................2.3Z扫描技术的理论计算..........................................2.3.1 非线性折射率............................................2.3.2 非线性吸收系数..........................................2.3.3 三阶非线性极化率........................................2.4测量单晶硅的非线性光学参数...................................2.4.1 高斯光束Z扫描技术（典型透射Z scan-技术）..............2.4.2 双色光Z扫描技术()-..............................TZ scan2.4.3 双光束时间分辨率Z扫描技术()- ..................TRZ scan2.4.4 遮挡()Z scan EZ scan--..................................2.4.5 反射()--..................................Z scan RZ scan第三章多孔硅非线性光学 .............................................3.1多孔硅.......................................................3.2多孔硅结构与发光机理的非线性光学研究......................3.3多孔硅1064nm波长处三阶非线性光学性质........................ 参考文献............................................................. 致谢................................................................第一章 非线性光学1.1 非线性光学现象物质在强光如激光束的照射下，其光学性质发生了变化，而这种变化又反过来影响了光束的性质，研究这种光与物质的相互作用就是非线性光学的内容。
激光问世之前，人们对光学的认识主要限于线性光学，光束在传播过程中频率不会改变，介质的主要光学参数，都与入射光的强度无关。
激光问世以后，在激光这一强光作用下，光学参数会发生变化，非线性光学效应来源于分子与材料的非线性极化，这种在激光作用下发生的异于线性光学范畴的现象属于非线性光学现象。
非线性光学研究的内容可概括为两个方面：一方面是非线性光学现象与效应的发现及它们产生的机理和规律性的研究、非线性光学新技术的发展和新材料的发现；另一方面是把非线性光学效应和技术应用到相关领域，如：倍频技术在激光核聚变中的应用，光学相位共轭技术在改善激光束质量中的应用，自适应光学技术、集成光学、光学信息存储与实现全息显示技术等。
我们知道当较弱的光电场作用于介质时，介质的极化强度P 与光电场E 成线性关系：0P E εχ=其中0ε为真空介电常数χ为介质的线性极化系数。
在强光作用下，光电场所感应的电极化强度与入射光电场强度的关系为： P(γ ,t)= 0ε(1)χ·E+0ε(2)χ·2E +0ε(3)χ·3E +… (1．1)其中0ε为真空中的介电常数，(1)χ为介质的线性极化率，通常情况下(1)χ为复数张量。
由张量定义可知，只有那些非中心对称的分子和晶体，才能显示出二阶非线性光学效应，而中心对称的分子和晶体，则显示出三阶非线性光学效应。
在线性光学范畴内，配合电磁波在介质中的波动方程，可以解释为介质中存在的吸收，折射和色散等效应。
相应的与二阶非线性极化张量(2)χ有关的效应为二阶非线性效应，与三阶非线性极化张量(3)χ有关的效应为三阶非线性效应等等，还有更高阶得非线性效应，我们主要就三阶非线性效应进行研究。
总的三阶电极化率可表示为：(3)i P (e ω)=0ε(3)123123(,,,)()()()ijkl e j k i jkl E E E χωωωωωωω-∑ (1．2)其中123123,(),(),()e j k i E E E ωωωωωωω=++为三个不同的入射光场，三阶非线性光学特性涉及三束入射光场，可产生许多不同的三阶非线性光学过程，其中包括三次谐波(3)((3,,,)),χωωωω-，Raman 和Brillouin 散射(3)1221((,,,)),χωωωω--以及三波和四波混频(3)((,,,))χωωωω-过程。
非线性光学材料的应用非常广泛，如光开关，光存储，光通讯等，有望在光信息领域得到应用的三阶非线性光学材料必须具备下列性能：(1)具有较高的三阶非线性极化率系数(3)χ。