掺杂量子点的双光子吸收特性研究

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1、隶劫大·粤博士学位论文万方数据掺杂量子点的双光子吸收特性研究导师姓名：崔二垩教援昌昌贵副数援万方数据STUDYONTWOPHOTONABSO耻TIONPROPERTIESOFTHEDOPEDQUANTUMDOTSADissertationSubmiRedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofDoctorofEngineeringBYZHOUZhi—qiangSupervisedbyProf．CUIYi—pingAssoc．Prof．LUChang—guiSch

2、oolofElectronicScienceandEngineeringSoutheastUniversityMarch2014iii¨■■-删2舢7删7，㈣0㈨帅，，川2洲Y万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表

3、示了谢意。研究生签名：—』司夸日期：刀f￥、弓．哆东南大学学位论文使用授权声明东南人学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。日期：汐r乒．弓．冯万方数据摘要多光子吸收是一种依赖于光强的非线性物理过程，

4、在光限幅、光学三维微纳加工、光数据存储、双光子显微技术以及光动力疗法等多个跨学科领域具有非常重要的应用前景。然而寻找具有大的多光子吸收截面的材料仍然是我们需要面对的一个巨大挑战。本文针对掺杂量子点的双光子吸收

5、生质，尤其是如何有效增强其双光子吸收性能进行了研究。论文首先建立了三种常用的多光子吸收截面的实验测量系统，包括透过率法、双光子荧光法和Z．扫描法。在比较各自优缺点的基础上，采用了灵敏度较高的双光子荧光法来进行整篇论文的实验测试方法。由于在传统双光子荧光法中，材料分子的聚集效应等会对实验结果造成数倍的测

6、量误差。我们因此提出了采用浓度梯度法对传统双光子荧光法进行了改进，对其中涉及到的二聚体形成、能量转移过程和自吸收过程带来的影响进行了校正，实现了双光子吸收截面的高准确测量。其次，我们提出了利用量子点的表面态来调控双光子吸收截面的策略，实现了表面态控制的宽谱双光子吸收增强。对于C02+掺杂CdTe(CdTe：Co)量子点，控制生长合成过程中的掺杂浓度可以获得不同的表面态。在710rim到960rim的宽谱范围内，通过控制表面态可以实现双光子吸收截面增强倍数从1到1．7连续可调。通过对表面电势以及量子点的荧光特

7、性进行分析，我们确认C02+掺杂引起的表面态变化对量子点双光子吸收截面的增加起到了决定性作用，而局域场增强、共振增强和尺寸效应则不是主要原因。最后，我们通过光敏化处理实现了CdTe：Co量子点的双光子吸收性能增强。采用365nm紫外光辐照16h后，CdTe：Co量子点的双光子吸收截面增加了36％。X射线光电子能谱和荧光动力学数据表明，双光子吸收截面增加是由于光敏化过程使CdTe：Co表面形成了CdS壳，减少了表面缺陷引起的无辐射弛豫。采用CdTe：Co量子点材料，我们实验上得到了较好的光限幅和光稳幅效果，具

8、有潜在的应用价值。关键词：双光子吸收，双光子荧光法，掺杂量子点，表面态，光限幅，光稳幅。万方数据东南大学博士学位论文AbstractAsanonlinearphysicalprocessdependingontheincidentlightintensity,multi-photonabsorptionhasbeenappliedinlotsofinterdisciplinaryfieldssuchasopticallimiting，optical3Dmicro—fabrication，opticaldat

9、astorage，twophotonmicroscopy,andphotodynamictherapy．Largenonlinearopticalsusceptibilityismostimportantforalltheseapplications．Findingnonlinearopticalmaterialswithlargenonlinearopticalsusceptibilitiesisacommon