N+离子注入聚对苯乙炔衍生物的非线性光学性能

摘要

以对甲氧基苯酚和溴代异戊烷为原料,用脱氯化氢反应制备可溶性聚[2-甲氧基-5-(3'-甲基)丁氧基]对苯乙炔(MMB-PPV),通过核磁氢谱(1H NMR)和红外光谱(FTIR)对产物分子的结构进行表征.用能量为15 keV,剂量为3.8×10 15 ～9.6×10 16ions/cm2的氮正离子(N+)对MMB-PPV薄膜进行注入改性.紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)显示,注入离子在MMB-PPV薄膜内部引入杂质能级,破坏了分子的共轭结构.随着注入剂量增加,吸收边逐渐向长波方向移动,且分子激发态和基态间的光学带隙由2.12 eV减小至1.81 eV.用简并四波混频(DFWM)技术研究了离子注入MMB-PPV薄膜的三阶非线性光学性能.结果表明,未注入薄膜的三阶非线性极化率(χ(3))值为7.1×10 -10esu,随着注入剂量的增加,χ(3) 值逐渐增大,当注入剂量达到3.8×10 16ions/cm2时,χ(3) 值提高到9.3×10 -9esu,继续增加注入剂量,χ(3) 值开始下降,当注入剂量为9.6×10 16ions/cm2时,χ(3) 值降低到1.5×10 -10 esu.对离子注入MMB-PPV薄膜χ(3) 值变化的机理进行了探讨.