Ge-S二元體系硫系玻璃的微結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能研究.pdf

1、“如果說(shuō)20世紀(jì)是電子世紀(jì)，那么21世紀(jì)是‘光子世紀(jì)’，光子技術(shù)將帶來(lái)一場(chǎng)超過(guò)電子技術(shù)的產(chǎn)業(yè)革命?！庇纱丝梢?jiàn)，具有優(yōu)良性能的光學(xué)材料將愈發(fā)受到廣泛關(guān)注。而硫系玻璃正是一種有著許多迷人性能的新型光學(xué)材料。例如，硫系玻璃的寬透過(guò)窗口和靈敏的光致變化效應(yīng)使之成為用于制作光柵和波導(dǎo)等器件的理想材料。此外，得益于良好的透紅外性能和隨機(jī)準(zhǔn)相位匹配技術(shù)，硫系玻璃微晶化是一條可通往中紅外光轉(zhuǎn)換器件的便宜且有效的嶄新道路。因此，本文對(duì)Ge-S二元體系硫系

2、玻璃的微結(jié)構(gòu)及缺陷進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并對(duì)GeS2玻璃進(jìn)行了微晶化處理以獲得具有永久二階非線性光學(xué)性能的硫系微晶玻璃。 利用拉曼散射和正電子湮滅技術(shù)，本文對(duì)最簡(jiǎn)單的Ge-S二元體系玻璃中的微觀結(jié)構(gòu)和缺陷進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。首先，利用拉曼散射技術(shù)表征了Ge-S二元玻璃的中程有序框架；然后，通過(guò)正電子湮沒(méi)技術(shù)測(cè)試得到玻璃的缺陷信息。研究發(fā)現(xiàn)，在GeSx硫系玻璃中，有不同缺陷態(tài)存在于富鍺區(qū)(x＜2)、富硫但沒(méi)有S8環(huán)區(qū)(2≤x＜3.6)和富

3、硫且有S8環(huán)區(qū)(x≥3.6)。在富鍺區(qū)(x＜2)，由于較長(zhǎng)鍵長(zhǎng)的Ge-Ge金屬鍵的出現(xiàn)，Ge-3-基自由體積缺陷有著較大體積，表現(xiàn)出有著較長(zhǎng)的捕獲態(tài)正電子壽命(～0.445 ns)。當(dāng)2≤x＜4時(shí)，這一區(qū)的玻璃結(jié)構(gòu)并未隨S含量的增加有實(shí)質(zhì)性的變化，因此它們有著基本相同的捕獲態(tài)正電子壽命。而在x＞4的富硫區(qū)，新結(jié)構(gòu)單元S8環(huán)的出現(xiàn)減小了整個(gè)玻璃網(wǎng)絡(luò)中的開(kāi)孔體積尺寸，故表現(xiàn)出短的捕獲態(tài)正電子湮沒(méi)壽命。GeSx玻璃的這些缺陷信息將對(duì)以后理解及

4、解釋硫系玻璃中各種光敏性能有著很大幫助。 此外，本文還對(duì)與β-GeS2晶體有相同化學(xué)計(jì)量比的GeS2玻璃進(jìn)行了微晶化處理，并利用Maker條紋技術(shù)對(duì)微晶玻璃進(jìn)行了二階非線性光學(xué)屬性研究。通過(guò)在460℃不同時(shí)間的析晶處理，可制得含有非線性光學(xué)晶體β-GeS2的透紅外微晶玻璃。根據(jù)Maker條紋理論和粉未法得到一組新的、適用于描述微晶玻璃二次諧波產(chǎn)生的公式，并對(duì)獲得的硫系微晶玻璃的二階非線性光學(xué)系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算(最大值：～4.29 p