一微纳米材料光学性能基应用.pptVIP

一维纳米材料光学性能基应用 定义：在两个维度上为纳米尺度的材料。 1.碳基一维纳米材料[1] 1.1 定向碳纳米管束的光学偏振性 1.碳基一维纳米材料[1] 1.2 碳纳米管的光学相关性[2] 1.碳基一维纳米材料[1] 1.3 碳纳米管灯丝发光性能 1.碳基一维纳米材料[1] 1.4 碳纳米管光学天线 碳纳米管的光学性质与其形状结构密切相关。周期性的碳纳米管阵列展现出布拉格衍射、光子带隙及等离子体共振等性质；非周期性的碳纳米管阵列和光波的相互作用，类似于无线电天线和无线电波的相互作用。 将碳纳米管天线贴附在一个超快的二极管上，可制成一种新的光电子电路光学解调器，也可制成新一代高效率太阳能电池。利用碳纳米管天线制成的定相光学天线阵列，可实现对辐射波干涉的控制。 1.碳基一维纳米材料[1] 1.5 碳纳米管红外探测器 碳纳米管对红外辐射探测具有很高的敏感度和低噪声，具有作为高品质红外探测器的潜力。与传统的红外探测器相比，碳纳米管红外探测器具有灵敏度高、响应时间快、暗电流小的优点，应用前景非常可观。 1.6碳纳米管超快光学开光 碳纳米管的三次非线性极化随着扶手椅型碳纳米管数目的增加而快速增加，表明碳纳米管材料有很强的三次非线性光学性质，在超快光学开关方面有很大的应用潜力。单壁碳纳米管复合物亚皮秒级时间延迟使其可成为制作高质量皮秒全光开关很有潜力的材料。 2.硅基一维纳米材料 2.硅基一维纳米材料 2.2 硅纳米线（管）的PL特性 3. ZnO纳米材料[5] 3.1 紫外可见吸收光谱 3. ZnO纳米材料[5] 3.2 表面光伏谱 3. ZnO纳米材料[5] 3.3 发光光谱 3. ZnO纳米材料[5] 3.4 光波导性质 4.MgO纳米材料 光致发光特性[6] * * 结构： 长度：几百纳米至几微米。 横截面： 分类： 纳米棒或纳米线 同轴光缆 纳米管 碳纳米管对不同偏振方向的光子有不同的吸收能力。如图1所示，碳纳米管对光吸收具有强烈的方向选择性，偏振方向平行管轴方向时吸收最强，偏振方向垂直管轴方向时吸收最弱。 根据能带折叠模型，偏振方向平行于管轴时，允许价带到导带的直接光跃迁，而偏振方向垂直于管轴时，间接光跃迁受到去偏极效应强烈的抑制。定向碳纳米管对光子偏振方向选择性吸收，使其可成为昂贵紫外偏振晶体很好的替代品。 图1 单壁碳纳米管薄膜吸收谱 碳纳米管具有卓越的发光特性，在红外激光激发下可以发射出强烈可见光，而且发射光谱稳定。但是这种特性是光致发光和电致发光两种作用的结果。电致发光方面低压、节能、稳定等优点使得它具有广阔的应用前景，有可能可成为一种新型的节能发光材料，目前其可见光区发光性质研究正处于起步阶段，但较多关注于的是奇异的发光性能，但对其发光机制还没有系统的研究。 (1)高温下碳纳米管灯泡可发出与钨丝白炽灯相同的白光，在相同温度下，光效高于钨丝灯泡。 (2)高温下碳纳米管灯丝电阻随温度变化不明显。 (3)双壁碳纳米管高温下有较高的热稳定性. 碳纳米管灯丝具有发光效率高、电阻恒定和结构稳定等优点，是一种能源利用率非常高的发光材料。 图2 双臂碳纳米管的电工参数 2.1 硅纳米线的Raman光谱 在纳米硅丝的Raman光谱中可以发现它相对于体硅的红移现象[3] 。在早期，人们都把这种现象归结为由于纳米硅丝的量子限制效应造成的。但是最近有学者发现量子效应在纳米硅丝的Raman光谱中并不占主要作用，而是温度效应引起的混乱度对红移的起着主导作用．图3a为纳米硅丝和体硅的一级Raman散射光谱，图中可以很明显地看出其红移现象。用KFIR光谱可以分析纳米硅丝的结晶状态改善，并且观察到纳米硅丝氧化导致的活性氧以及非活性氧非对称性伸缩峰，如图3b所示。 图3 硅基纳米硅丝的Raman光谱(a)以及其FTIR图(b) 低维结构出现量子限制效应时其PL(光致发光）光谱表现为谱线的蓝移和强度的明显增强[4]。 如图4所示，纳米硅丝发光峰在610 nm左右．由于纳米硅丝直径较大，不可能是由于量子效应造成的，而是由于纳米硅丝表面的缺陷比如氧空位等造成的．关于其发光机理尚需要进一步的验证和讨论。 硅纳米线发光对于实现光电集成是至关重要的, 它将对显示、通信、计算机和其它技术产生深远的影响。目前, 对于以上研究途径中哪一个是使硅发光的最有效方法, 还不甚清楚。但这方面研究出现的重大突破, 显示出将光子与电子信息技术结合起来的前景是光明的, 实现硅纳米光电器件的广泛应用将必然成为发展所趋。 图4 纳米硅丝的光之荧光（PL）谱图 从5中可以看