單個半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)的二次諧波特性調(diào)控及其應(yīng)用.pdf

1、隨著超短超快激光技術(shù)的發(fā)展，非線性光學(xué)成為光學(xué)領(lǐng)域一個重要的分支，其中二次諧波（Second-harmonic generation,SHG）是最基本的二階非線性光學(xué)效應(yīng)。基于SHG的產(chǎn)生機制，SHG具有信號穩(wěn)定、寬波段調(diào)諧、相干性、高速響應(yīng)和偏振敏感等特點。SHG一般在非中心對稱材料中存在，由材料內(nèi)部晶格極化產(chǎn)生（稱體SHG），對晶格結(jié)構(gòu)非常敏感。通常利用SHG的偏振敏感特性，即測量SHG強度隨入射光的偏振態(tài)的變化規(guī)律，可以獲得晶體的

2、c軸取向。近年來，通過對該方法的進(jìn)一步拓展研究發(fā)現(xiàn)，利用SHG的偏振敏感特性可以完全獲得晶體的三個軸的取向，區(qū)分不同晶相的晶體結(jié)構(gòu)或更復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，如孿晶等。因此，利用SHG的偏振敏感特性探查晶格結(jié)構(gòu)信息是值得深入研究和發(fā)展的一種新的光學(xué)表征技術(shù)手段。此外，SHG作為相干光源，在微納尺度下，發(fā)光效率較低也是目前亟待解決的問題。本論文主要利用SHG的偏振敏感特性探測了半導(dǎo)體納米線內(nèi)產(chǎn)生的晶格畸變，研究了金屬腔和單層二維材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)的S

3、HG特性，以及通過搭建的飛秒泵浦探測系統(tǒng)測試了單個半導(dǎo)體納米顆粒的自相關(guān)信號。全文的主要內(nèi)容如下：
　?。?）提出了通過SHG顯微術(shù)的方法，實現(xiàn)全光的靈敏的探測單根半導(dǎo)體納米線的晶格畸變。通過研究不同彎曲曲率的ZnO納米線中SHG輻射強度隨泵浦光偏振方向的響應(yīng)曲線，發(fā)現(xiàn)隨著納米線彎曲曲率的增加，沿垂直和平行于ZnO納米線c軸的偏振方向所激發(fā)的SHG輻射強度之比迅速下降。由此，實驗中得到一個高靈敏度（10-3nm）的探測彎曲晶格畸變

4、的方法。此外，實驗中還發(fā)現(xiàn)當(dāng)ZnO納米線沿c軸方向有扭曲時，SHG輻射強度隨泵浦光偏振方向的響應(yīng)曲線呈現(xiàn)出非軸向?qū)ΨQ的異?；ㄐ?。由此，SHG顯微術(shù)還可以用來探測扭曲的晶格畸變。
　　（2）設(shè)計并搭建了微區(qū)籠式共焦顯微系統(tǒng)，其中詳細(xì)闡述了顯微系統(tǒng)的白光照明系統(tǒng)，即科勒照明。該系統(tǒng)相比商業(yè)集成系統(tǒng)，具有靈活，拓展性高的特點。其次，搭建了單個金屬納米顆粒的暗場散射成像和光譜收集系統(tǒng)，實現(xiàn)了對單個金屬納米顆粒的定位以及光譜表征。
　

5、?。?）通過化學(xué)氣相沉積的方法制備了單層的WS2，并研究了其基本的光學(xué)性質(zhì)。利用電子束蒸發(fā)、原子層沉積和滴涂法制備了金屬顆粒和金屬薄膜構(gòu)成的金屬納米腔結(jié)構(gòu)。通過調(diào)諧金屬顆粒和金屬薄膜之間的隔離層厚度，以及選擇合適的金屬顆粒尺寸，實現(xiàn)了金屬腔結(jié)構(gòu)的局域表面等離子體共振峰（Localized surface plasmon resonance,LSPR）的調(diào)節(jié)。研究了金屬腔與單層WS2的復(fù)合結(jié)構(gòu)的SHG性質(zhì)測試。結(jié)果表明金屬腔對單層WS2的