探析非线性光学杂化材料mtd的制备和性能研究

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1、哈尔滨工业大学硕士学位论文非线性光学杂化材料MTD的制备和性能研究姓名：孙科军申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：胡立江20050601堕尘堡三些查兰三兰堡圭兰堡篁兰摘要二阶非线性光学(NLO)聚合物材料由于在倍频和电光器件方面显示出良好的应用前景而引起人们很大的重视。其中结合了有机聚合物和无机材料优点的有机无机杂化材料，更是受到极大的重视。本文设计并合成了一种新的y一(甲基丙烯酰氧)丙基倍半硅氧烷二阶非线性光学杂化材料(MTD)，通过红外、质谱、紫外可见光光谱证实了其结构的存在，并分析了合成反应

2、历程。根据扫描电镜对薄膜表面形态的分析和极化因数(极化电压、极化温度和极化时间)的拉丁方正交试验设计结果，确定了晟佳的极化条件。通过膜材料的差热分析和热失重测试、紫外．可见光光谱的透光率和吸光值测试，以及原子力显微镜和Maker条纹测量(SHG)，可知MTD具有优良的热性能和光学性能：具有较高玻璃化转变温度，5％热失重温度达300℃以上；材料的透明性较好，解决了二阶非线性材料透明性差的缺点：生色团的含量达21．14×1020molecules／cm3，取向序参数为0．48，克服了掺杂型杂化材料的生色团含

3、量低，取向性能不好的缺点；膜的表面很均匀，最大起伏仅为3．79nm；二阶非线性光学系数达到10‘1；常温、高温下，材料的二阶非线性光学系数衰减率远远小于掺杂型有机／无机光学杂化材料。利用特殊的笼型结构POSS对MTD光学杂化材料进行改性，通过了热性能分析，紫外可见光光谱测试，二次非线性光学系数测试，可知笼型POSS的加入能较大的提高MTD杂化光学材料的热稳定性、生色团含量和二阶非线性光学系数及经时稳定性。随着笼型POSS的量增加，其性能有较大的改善，但是超过了一定含量后，其性能开始下降。综合所有的性能发

4、现，POSS的加入量为15％时性能最优。关键词有机／无机光学杂化材料；生色团：二阶非线性光学系数；笼型倍半硅氧烷堕童堡二些查耋三兰堡圭兰堡丝兰AbstractIntherecently,second—ordernonlinearoptical(NLO)polymermaterialshavebeenwidelystudiedforgreatusageprofitinwaveguideelectroopticmodulationandfrequency-doublingdevices，especially

5、organic／inorganic2ndNLOhybridmaterialshavinggoodqualitiesoforganicmaterialsandinorganicmaterialswereemphasisintroduced．Inthispaper，thenew0／I2ndNLOhybridmaterial，MTDhavesynthesized．ThroughFTIR、MS、UV-Vis，wecanprovetheexistenceofMTDandanalyzetheprocessofrea

6、ction．ItCanprovethatMTDhasgoodthermo··propertiesandoptical·-propertiesbyTG、DSC、uV-Vis、AFM、Makerstripetesting(SHGtesting)．MTDhasahighrg．Thetemperaturecorrespondingtotheweightlossof5％hasreachedabove300。C．TransparenceofMTDfilmisgood；thecontentofchromosphore

7、moleculeshavereached21．14×102。molecule／cm3：theorderparameterofthefilmisO．48，numeroussmallgrainscouldbeobservedspreadingontheentiresurfaceareawithaminorsurfaceroughnessof1-3．79nm；thesecond-ordernonlinearopticalcoefficienthasbeenabove10‘7magnitude；theSHGcu

8、rveofMTDfilmshowedtheresultingbondedfilmhadhigherNLOsusceptibilitNbetterstabilityateitherroomtemperatureorhightemperaturethanthedopedfilm．AlltheseresultsimpliedthatthechemicalbondingofthechromoporestotheSi02networkscouldre