| 成果名称: | 类黑磷二维材料非线性及超快光学研究 |
| 完成单位: | 深圳大学 |
| 主要人员: | 张晗、陆顺斌、郭志男、孙正博、宋宇峰、葛颜绮、杨成东、杨正华、唐莎娜 |
| 介绍: | 本项目来源于国家自然科学基金,项目总经费16万元。黑磷作为新型二维材料而引起国际学术界的广泛关注，相比于以石墨烯为代表的二维材料，黑磷显示出优异的可调带隙和高度操控能力：拥有可控调节的直接能隙、宽波段光学响应、偏振相关光响应。此外，类黑磷材料家族具有丰富的种类和形式，包括少层黑磷、氧化磷烯、磷烯量子点、磷烯异质结等，这为可控调节其光学和电子学特性提供了强有力的手段。 本项目主要1） 研究了黑磷分散液样品，在中心波长为 800 nm，研究发现在三种脉宽（从纳秒到飞秒）的辐照下，黑磷的三阶非线性极化率虚部、品质因子以及非线性吸收因子与脉宽成正比。2）研究了不同层数黑磷样品分散液吸收特性，使用液相剥离的方法制备了三种不同层数的黑磷，证明了不同层数的黑磷分散液都具有饱和吸收性，调制深度随着层数成正比。3）采用溶剂热方法从黑磷体材料成功制备出超小的黑磷量子点，横向尺寸约为2nm。该制备方法不仅能够得到尺寸均一的黑磷量子点，并且能够实现大规模制备黑磷量子点，拓展了黑磷量子点在光电领域的应用。4）研究了尺寸对黑磷材料的非线性光学性质的影响。通过Z扫描技术和泵浦-探测技术从实验上证实，黑磷纳米片的横向尺寸越小，它的三阶非线性系数越大，调制深度越大，可饱和光强越小，响应时间越短。5）解决了黑磷量子点在潮湿环境下容易氧化的问题。提出采用静电纺丝技术，将黑磷纳米片纺在聚甲基丙烯酸甲酯纳米纤维薄膜中，形成透明均匀的复合纳米纤维薄膜。通过对比黑磷量子点、PMMA和BPQDs/PMMA复合纳米纤维薄膜的红外吸收谱，发现BPQDs/PMMA复合纳米纤维薄膜完整地保存了黑磷量子点和PMMA的化学性质。由于BPQDs/PMMA复合纳米纤维薄膜易制备、抗氧化和均匀透明等优点，将推动黑磷量子点在光电器件中的广泛应用。 通过本项目的研究，系统掌握了类黑磷二维材料的可控高效制备技术，利用非线性光学测量技术（激光Z-扫描及泵浦-探测系统），深入研究类黑磷二维材料的宽波段线性和非线性光学特性（偏振光响应、非线性光吸收、非线性 光克尔效应、超快载流子过程），揭示其非线光学效应的物理起源与作用机理；在此基础上，制备出了若干基于类黑磷材料的光子器件（如光学起偏器、可饱和吸收器件等）为类黑磷材料在光电技术方面的应用奠定了实验基础。 在本项目的资助下，发表SCI论文11篇，包括中科院分区1区10篇。 |
| 批准登记号: | 粤科成登（2）字【2018】0318 |
| 登记日期: | 2018-08-02 |
| 研究起止时间: | 2017.01 至2017.12 |
| 所属行业: | 信息传输、软件和信息技术服务业 |
| 所属高新技术类别: | |
| 评价单位名称: | 国家自然科学基金委员会 |
| 评价日期: | 2018.03.20 |
