《類黑磷二維材料非線性及超快光學研究》是依託深圳大學，由張晗擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：類黑磷二維材料非線性及超快光學研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張晗
- 依託單位：深圳大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
黑磷作為新型二維材料而引起國際學術界的廣泛關注，相比於以石墨烯為代表的二維材料，黑磷顯示出優異的可調帶隙和高度操控能力：擁有可控調節的直接能隙、寬波段光學回響、偏振相關光回響。此外，類黑磷材料家族具有豐富的種類和形式，包括少層黑磷、氧化磷烯、磷烯量子點、磷烯異質結等，這為可控調節其光學和電子學特性提供了強有力的手段。本項目擬在申請人在二維材料光電研究的前期基礎上，掌握類黑磷二維材料的可控高效製備技術，利用非線性光學測量技術（雷射Z-掃描及泵浦-探測系統），深入研究類黑磷二維材料的寬波段線性和非線性光學特性（偏振光回響、非線性光吸收、非線性光克爾效應、超快載流子過程），揭示其非線光學效應的物理起源與作用機理；在此基礎上，製備出若干基於類黑磷材料的光子器件（如光學起偏器、可飽和吸收器件等）為類黑磷材料在光電技術方面的套用奠定實驗基礎。
結題摘要
黑磷作為新型二維材料而引起國際學術界的廣泛關注，相比於以石墨烯為代表的二維材料，黑磷顯示出優異的可調帶隙和高度操控能力：擁有可控調節的直接能隙、寬波段光學回響、偏振相關光回響。（1） 研究了黑磷分散液樣品，在中心波長為 800 nm，研究發現在三種脈寬（從納秒到飛秒）的輻照下，黑磷的三階非線性極化率虛部、品質因子以及非線性吸收因子與脈寬成正比。（2）研究了不同層數黑磷樣品分散液吸收特性，使用液相剝離的方法製備了三種不同層數的黑磷，結果表明，不同層數的黑磷分散液都具有飽和吸收性，調製深度隨著層數成正比。（3）採用溶劑熱方法從黑磷體材料成功製備出超小的黑磷量子點，橫向尺寸約為2 nm。該製備方法不僅能夠得到尺寸均一的黑磷量子點，並且能夠實現大規模製備黑磷量子點，拓展了黑磷量子點在光電領域的套用。（4）研究了尺寸對黑磷材料的非線性光學性質的影響。通過Z掃描技術和泵浦-探測技術從實驗上證實，黑磷納米片的橫向尺寸越小，它的三階非線性係數越大，調製深度越大，可飽和光強越小，回響時間越短。（5）解決了黑磷量子點在潮濕環境下容易氧化的問題。提出採用靜電紡絲技術，將黑磷納米片紡在聚甲基丙烯酸甲酯納米纖維薄膜中，形成透明均勻的複合納米纖維薄膜。通過對比黑磷量子點、PMMA和BPQDs/PMMA複合納米纖維薄膜的紅外吸收譜，發現BPQDs/PMMA複合納米纖維薄膜完整地保存了黑磷量子點和PMMA的化學性質。由於BPQDs/PMMA複合納米纖維薄膜易製備、抗氧化和均勻透明等優點，將推動黑磷量子點在光電器件中的廣泛套用。綜上，系統掌握了類黑磷二維材料的可控高效製備技術，利用非線性光學測量技術（雷射Z-掃描及泵浦-探測系統），深入研究類黑磷二維材料的寬波段線性和非線性光學特性（偏振光回響、非線性光吸收、非線性 光克爾效應、超快載流子過程），揭示其非線光學效應的物理起源與作用機理；在此基礎上，製備出若干基於類黑磷材料的光子器件（如光學起偏器、可飽和吸收器件等）為類黑 磷材料在光電技術方面的套用奠定實驗基礎。
