偶氮化合物薄膜的光谱和二阶非线性光学特性研究

摘要

有机非线性光学材料作为光电子技术的基础材料，在光信息存储、光调制器、光开关等方面具有广阔的应用前景。作为实用化的非线性光学器件，各种外界因素都会对它们的非线性光学特性产生影响。本文研究了制膜、加热、供一受电子基团的选择对有机分子超薄膜非线性光学特性的影响。主要工作包括以下几个方面： 1.采用紫外可见吸收和二次谐波产生(SHG)技术研究了两种“推-拉”型偶氮苯分子Langmuir-Blodgett(LB)膜的光学特性。4-硝基-4'-氨基偶氮苯(NAA)和4-羧基-4'-氨基偶氮苯(CAA)分子在亚相表面可以形成稳定的单分子膜并且能较好的转移到固体基板上形成LB多层膜。实验测得NAA和CAA的二阶非线性系数d33分别为40.8pm/V和24.2pm/V，一阶超极化率β分别为1.97x10<,-29>esu和1.17×10<,-29>esu，NAA分子的一阶超极化率约为CAA的1.7倍，实验和理论计算结果符合的很好。 2.采用紫外可见吸收和二次谐波产生(SHG)技术研究了温度对4-硝基-4'-氨基偶氮苯(NAA)分子Langmuir-Blodgettq(LB)单层和多层膜的光谱和二阶非线性光学特性的影响。单层LB膜的二次谐波强度在室温至80℃的温度范围内随温度的增加基本成线性关系下降，温度高于80℃后基本没有二次谐波信号。多层LB膜的二次谐波强度随温度的变化可分为几个不同的温度阶段。吸收谱表明单层LB膜分子的有序排列受热后不易恢复，超过80℃后则不能恢复；多层LB膜温度达到80℃后仍能恢复，超过100℃后则不能恢复。NAA的多层LB膜在一定的温度范围内具有较稳定的薄膜结构。 3.研究了温度对偶氮聚合物旋涂膜的光谱和二阶非线性光学特性的影响。研究结果表明，聚合物中的偶氮发色团以反式异构体形式存在。加热可使分子之间的相互作用减弱，聚集体的聚集程度降低；温度低于70℃时聚集体的结构不会发生变化，分子间相互作用的改变能够完全恢复；高于70℃降温后聚集体聚集程度的降低不能完全恢复。在一定温度下极化可使发色团偶极子定向有序排列，从而形成J-聚集体。偶氮聚合物薄膜的二阶非线性光学特性起源于偶极子模型，极化温度是影响极化膜二次谐波强度的重要因素之一，该偶氮聚合物薄膜的最佳极化温度约为90℃。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1引言

1.2有机材料的二阶非线光学特性

1.3 LB膜技术的研究概况

1.4非线性光学基础知识

1.5 LB膜的二次谐波产生及测量

1.6论文的结构与安排

第二章偶氮苯化合物LB膜的光谱与二阶非线性光学特性

2.1引言

2.2实验部分

2.3偶氮苯化合物的可见吸收谱

2.4偶氮苯化合物的二阶非线性光学特性

2.5本章小结

附录

第三章温度对偶氮苯LB膜二阶非线性光学特性的影响

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果和讨论

3.4本章小节

第四章温度对偶氮聚合物旋涂膜二阶非线性光学特性的影响

4.1引言

4.2实验

4.3结果和讨论

4.4本章小节

第五章结论及进一步的研究方向

5.1结论

5.2进一步的研究方向

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表及已完成的论文