Нелинейно-оптические свойства квантовых точек CdS/ZnS в матрице из высокомолекулярного поливинилпирролидона

Abstract

Sols containing core/shell CdS/ZnS semiconductor quantum dots are synthesized and their nonlinear properties, which are interesting for a large variety of applications in nanophotonics, are studied. The quantum dots produced are smaller in dimensions than the exciton Bohr radius and, therefore, exhibit a well-pronounced quantum-confinement effect. The nonlinear optical properties of low-concentration sols are studied upon exposure to laser pulses with an emission wavelength of 532 nm and a duration of 5 ns by the z-scan technique. The dependences of nonlinear optical coefficients on the concentration of CdS/ZnS quantum dots are obtained. The intensity dependence of two-photon absorption coefficients is presented. The dependence determines the boundary of the influence of high-order nonlinearities on the nonlinear transmittance of the samples. The mechanisms of optical limitation exhibited by sols, specifically, two-photon absorption, nonlinear refraction, and nonlinear scattering are discussed.

Влияние молекулярного веса поливинилпирролидона на структуру, спектральные и нелинейно-оптические свойства композиционных материалов, содержащих наночастицы CdS/ZnS

“…Квантовые точки CdS характеризуются высокими нелинейно-оптическими свойствами, однако их характеристики сильно зависят от метода синтеза наночастиц, их концентрации, типа стабилизатора и структуры материала [6][7][8]15,16,24,[30][31][32]. Результаты исследований синтезированных золей CdS/ZnS в поле лазерного излучения в оптической схеме по методу z -сканирования приведены на рис.…”

“…Рассчитанный по методу, предложенному авторами [24], показатель рефракции составил |γ| ≈ 4 • 10 −14 cm 2 /W (γ -нелинейный коэффициент рефракции связанных носителей, связан с нелинейным показателем преломления через соотношение n 2 = cn 0 γ/40π, здесь n 0 -линейный показатель преломления, c -скорость света); коэффициент двухфотонного поглощения β с вычетом влияния нелинейного рассеяния составил 4 cm/GW. Коэффициенты рассчитывались в приближении нелинейности третьего порядка для максимальной интенсивности в фокусе I F = 0.4 GW/cm 2 , более детальный анализ нелинейных коэффициентов для золей на основе высокомолекулярного ПВП проведён нами ранее в [8]. Качественное сравнение нелинейно-оптических характеристик КТ CdS/ZnS, стабилизированных низко и высокомолекулярным ПВП показало, что преобладание содержания в золе высокомолекулярного ПВП приводит к увеличению нелинейных рефрактивных свойств (рис.…”

“…Квантовые точки (КТ) CdS перспективны для многих современных приложений -солнечной энергетики, фотоники и оптоэлектроники, нелинейной оптики, медицины [1][2][3][4][5][6][7][8]. Поэтому разработка методов синтеза и стабилизации этих КТ является актуальной задачей.…”

“…Жидкостные методы синтеза КТ технологичны и широко используются [8][9][10][11][12][13]. В этих методах для стабилизации формирующихся в растворах наночастиц используются некоторые органические вещества или органические полимеры.…”

“…Поливинилпирролидон (ПВП) является водорастворимым полимером, широко используемым для стабилизации различных наночастиц [7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21][22]. Молекулы ПВП обеспечивают значительное усиление люминесцентных свойств нанокристаллов CdS [16] и препятствуют их росту и агрегации [15].…”