掺铜KNSBN光折变晶体的光致吸收特性

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铜基硫化物光催化改性研究进展

第52卷第3期2023年3月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS Vol.52㊀No.3March,2023铜基硫化物光催化改性研究进展余海燕1,2,梁海欧1,白㊀杰1,李春萍1(1.内蒙古工业大学化工学院,呼和浩特㊀010051;2.包头师范学院化学学院,包头㊀014030)摘要:铜基硫化物禁带宽度窄,具有局域表面等离子体共振效应,对可见光有良好的吸收能力,且储量丰富㊁无毒,这些优势使铜基硫化物光催化剂引起了研究者们的广泛关注㊂然而,铜基硫化物光生电子和空穴复合速率高,可见光利用效率低,阻碍了其在光催化领域的应用,因此研究者们尝试了不同的改性策略提高其光催化性能㊂本文综述了铜基硫化物的改性策略,主要论述了形貌调控㊁晶相调控㊁半导体异质结等方式对铜基硫化物光催化性能的改性,分析了不同改性方法对铜基硫化物光催化性能提高的作用,以及铜基硫化物在光催化降解有机污染物㊁光解水产氢㊁光催化还原CO 2等方面的应用,并对铜基硫化物改性研究方向做出了展望㊂关键词:铜基硫化物;光催化;降解;光生载流子;异质结;纳米复合材料中图分类号:O643.36;O644.1㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1000-985X (2023)03-0394-11Research Progress of Photocatalytic Modification of Copper Based SulfidesYU Haiyan 1,2,LIANG Haiou 1,BAI Jie 1,LI Chunping 1(1.Chemical Engineering College,Inner Mongolia University of Technology,Hohhot 010051,China;2.Chemistry College,Baotou Teachers College,Baotou 014030,China)Abstract :Copper based sulfide photocatalysts have attracted extensive attention of researchers due to their narrow band gap,local surface plasmon resonance effect,good absorption ability to visible light,rich in reserves and non-toxic properties.However,the high recombination rate of photogenerated electrons and holes,and the low utilization efficiency of visible light hinder their application in the field of photocatalysis.Therefore,researchers have tried different modification strategies to improve their photocatalytic performance.This paper focuses on the modification strategies of copper based sulfides,mainly discusses the modification of the photocatalytic performance of copper based sulfides by morphology regulation,crystal phase regulation,and semiconductor heterojunction,etc.,and analyzes the effect of different modification methods on the improvement of the photocatalytic performance.The application of copper based sulfides in the photocatalytic degradation of organic pollutants,photocatalytic splitting water for hydrogen production,photocatalytic reduction of CO 2,etc.are discussed,and the development direction of copper based sulfide modification is prospected.Key words :copper based sulfide;photocatalytic;degradation;photocarrier;heterojunction;nanocomposite㊀㊀收稿日期:2022-07-13㊀㊀基金项目:国家自然科学基金(21766022)㊀㊀作者简介:余海燕(1990 ),女,内蒙古自治区人,博士研究生,讲师㊂E-mail:2587269300@ ㊀㊀通信作者:李春萍,教授㊂E-mail:hgcp_li@0㊀引㊀㊀言太阳光中紫外光的能量占5%,可见光(400~800nm)的能量占53%,因此开发光学带隙小于3eV 的光催化剂,充分利用可见光的能量至关重要㊂铜基硫化物储量丰富且无毒,存在少量的铜缺陷,表现出表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)效应,在近红外区具有额外的吸收带,并且铜基硫化物的光吸收范围从可见光到近红外光[1-2]㊂因此,铜基硫化物具有独特的物理化学性质,可以作为良好的光催化剂㊂Cu 2-x S 有多种结晶相和化学计量比,例如低辉铜矿(Cu 2S)㊁久辉铜矿(Cu 31S 16或Cu 1.96S)㊁方辉铜矿(Cu 9S 5或Cu 1.8S)㊁斜方蓝辉铜矿(Cu 7S 4或Cu 1.75S),这些都属于富铜相㊂而黑硫铜镍矿CuS 2和铜蓝(CuS)属㊀第3期余海燕等:铜基硫化物光催化改性研究进展395㊀于贫铜相[3-4]㊂Cu 2-x S 的带隙值在1.2~2.5eV,这取决于Cu-S 的化学计量比[5]㊂Cu-S 的化学计量比和晶体结构是影响光催化性能的关键参数,因此控制Cu 2-x S 的化学计量比至关重要[6]㊂Cu 2-x S 的价带顶主要由S 3p 轨道组成,导带底主要由Cu 4s 轨道组成㊂假设每个铜原子提供1个4s 轨道电子成键,而每个硫原子提供6个电子成键,在完全化学计量比的Cu 2S 中,价带被完全填满,铜离子的价态为+1,硫离子的价态为-2㊂当Cu 2S 暴露在氧化环境中时,环境中强氧化性的物质会与Cu +相互作用,因此会在主要由S 3p 轨道组成的价带顶部产生铜空位(空穴)[7]㊂光学带隙与空穴浓度有关,这种通过价带空穴掺杂产生的光学带隙变化被称为Burstein-Moss 效应[8]㊂众所周知,金属由于存在自由电子而具有SPR 效应㊂然而,Cu 2-x S 存在铜缺陷,使其具有自由空穴,这些空穴载流子使得Cu 2-x S 具有SPR 效应,因此其光吸收范围可拓宽至近红外区㊂㊀p-嵌段元素(例如In㊁Ga㊁Al㊁Sn㊁Ge㊁Sb㊁Bi)㊁d-嵌段元素(例如Zn㊁Fe㊁Co㊁Ni㊁Mo)和f-嵌段元素(例如La㊁Nd㊁Sm㊁Eu㊁Tb)都可与铜形成多元铜基硫化物㊂多元铜基硫化物组成和结构具有多样性㊂例如,依照完全化学计量比可以制得CuInS 2,通过微调Cu㊁In㊁S 的比例可以改善其能带结构,使得缺铜和富铜CuInS 2的光图1㊀代表性多元Cu 基硫化物的能带结构图(CuInS 2[10],CuGaS 2[12],Cu 2SnS 3[13],Cu 3SnS 4[14],CuSbS 2[15],CuCo 2S 4[16],CuNi 2S 4[17],Cu 2WS 4[18],Cu 2ZnSnS 4[19])Fig.1㊀Energy band structure diagram of representative multicomponent Cu based sulfide (CuInS 2[10],CuGaS 2[12],Cu 2SnS 3[13],Cu 3SnS 4[14],CuSbS 2[15],CuCo 2S 4[16],CuNi 2S 4[17],Cu 2WS 4[18],Cu 2ZnSnS 4[19])致发光效率显著提高[9-10]㊂多元铜基硫化物具有不同的晶体结构㊂就CuInS 2而言,目前已知有三种晶体结构,即黄铜矿㊁闪锌矿和纤锌矿结构[11]㊂图1收集了已发表的实验和理论计算文献的结果,绘制了多元Cu 基硫化物的能带结构图[10,12-19]㊂因此,铜基硫化物禁带宽度窄,具有良好的光吸收能力,在光催化领域表现出较高的应用潜力㊂然而,铜基硫化物光生电子复合速率快,限制了其在光催化领域的应用㊂本文主要从形貌调控㊁晶相调控㊁Type Ⅱ型异质结构建㊁Z-scheme 异质结构建㊁金属-Cu 基硫化物复合材料异质结构建等方面论述了对铜基硫化物改性的手段,并分析了不同改性方法对光催化性能提升的原理㊂本文进一步论述了铜基硫化物在光催化降解㊁光解水产氢㊁光催化CO 2还原等方面的应用,最后概述了铜基硫化物现研究阶段中存在的问题以及研究趋势㊂1㊀铜基硫化物的改性研究1.1㊀形貌调控形貌对催化剂的光催化活性具有重要影响㊂一方面,同一种物质不同形貌的光催化剂具有不同的比表面积,尺寸越小,暴露的活性位点越多,越有利于光的捕获及光生电子与空穴的分离㊂另一方面,通过改变催化剂的微观形貌,其表面的性质如化学态㊁电子结构和活性位点将发生变化[20]㊂量子效应是指当粒子的尺寸达到纳米尺度范围时,费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级,进而导致催化剂的能带变宽,光生电子或空穴的氧化或还原能力变强,致使光催化反应量子效率提高[21]㊂因此,与常规材料相比,纳米材料表现出更好的化学催化和光催化性㊂Li 等[22]采用球磨法合成了CuS 量子点(CuS QDs),图2(a)显示了CuS QDs 与CuS 纳米粒子(CuS NPs)的紫外吸收光谱图㊂CuS QDs 与CuS NPs均具有三个明显的吸收峰㊂与CuS NPs 相比,CuS QDs 的吸收边缘发生了强烈的蓝移,这是量子尺寸效应导致的吸收峰蓝移㊂此外,CuS 的粒径分布对吸收峰的宽度具有显著影响㊂通常情况下,粒子尺寸越小,其吸收峰越尖锐㊂CuS NPs 较CuS QDs 粒径大,因此CuS NPs 的吸收峰较CuS QDs 的吸收峰宽㊂超过700nm 的吸收峰是SPR 效应导致的特征吸收峰㊂Cu 2S 带隙值为1.2eV,但是由于量子尺寸效应,其带隙为2.75eV [23]㊂Zhang 等[24]在MoS 2上负载了小尺寸的Cu 2S 纳米粒子,促进了光生电子与空穴的分离㊂Cr(Ⅵ)的光还原速率可达0.0058min -1㊂396㊀综合评述人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷此外,常见的二维形貌为纳米片或纳米盘(见图2(b)),这些纳米晶体具有层状或非层状结构,显示出了优异的物理和光电特性[25]㊂Zou 等[26]分别在2D 的g-C 3N 4上负载0D㊁1D㊁2D 和3D 的CuS,其研究结果表明,2D 的CuS 与g-C 3N 4面对面的接触不仅增大了材料的比表面积,提高了界面电子传输能力,而且延长光生载流子寿命,提高了光催化性能㊂Liu 等[27]合成了光学带隙和能带结构有显著区别的CuGaS 2(CGS)㊂研究结果表明,2D 纳米片CuGaS 2的光解水产氢性能优于一维纳米棒㊂一维纳米棒的活性主要与(001)晶面有关,而二维纳米片与所暴露的(100)晶面有关㊂如图2(c)显示了(001)晶面与(100)晶面的模拟示意图㊂DFT 计算结果表明,(100)晶面比(001)晶面更有利于电荷的迁移㊂中空结构的纳米复合材料是良好的三维半导体光催化剂㊂例如Li 等[28]以Cu 2-x S 十二面体为模板,利用Cu +和In 3+的扩散速率不同制备了空心CuInS 2十二面体(见图2(d)),其性能优于以前报道的不同形貌的CuInS 2光催化剂㊂Ding 等[29]制备了ZnInS 2纳米片包覆的CuS 空心八面体催化剂,该结构为光催化CO 2还原提供了丰富的活性位点,有效地促进电荷迁移与分离,C 60修饰的CuS@ZnIn 2S 4产CH 4速率为43.6μmol /(h㊃g),同时CH 4的选择性高达96.5%(见图2(e)㊁(f))㊂图2㊀(a)CuS QDs 和CuS NPs 的紫外-可见吸收光谱[22];(b)常见的二维纳米片或纳米盘形貌[25];(c)(001)晶面和(100)晶面的示意模型图[27];(d)通过阳离子交换驱动的Kirkendall 效应的制得的空心CuInS 2纳米十二面体示意图[28];(e)合成C 60修饰的CuS@ZnIn 2S 4示意图[29];(f)CH 4的产率[29]Fig.2㊀(a)UV-Vis absorption spectra of CuS QDs and NPs [22];(b)possible morphologies of two-dimensional nanodisc,nanoplateand nanosheet morphology [25];(c)schematic models of (001)surface and (100)surface of stimulated wurtzite CGS after geometry optimization [27];(d)schematic illustration of hollow CuInS 2nanododecahedrons prepared via Kirkendall effect driven by cation exchange [28];(e)illustration of the synthesis of fullerene C 60decorated CuS@ZnIn 2S 4[29];(f)time-dependence of CH 4yields [29]㊀第3期余海燕等:铜基硫化物光催化改性研究进展397㊀1.2㊀晶相调控相变过程涉及到电子结构和晶格的对称性变化,其与半导体的禁带宽度密切相关㊂Cu2S具有三种不同的晶相:单斜相㊁六方相㊁立方相[30]㊂Cu2S的单斜相㊁六方相㊁立方相在特定温度与压力下会发生转变㊂温度大约370K时,Cu2S会从单斜相转变为六方相;温度大约700K时,六方相会转变为立方相[31-32]㊂Cao等[33]通过控制反应时间或反应物的添加量,合成了原子级超晶格结构的Cu2S㊂该超晶格结构中六方相的Cu2S和单斜相的Cu2S共存(见图3(a))㊂将其置于亚甲基蓝(MB)溶液中,在可见光下反应100min,其对MB的降解效率可达99.3%㊂此外,Telkhozhayeva等[34]通过化学气相沉积过程中的热退火,进行自上而下的剥落,大块硫化铜发生了从方辉铜矿(Cu9S5)到辉铜矿(Cu1.97S)和低辉铜矿(Cu2S)的相变㊂研究结果表明,Cu2S具有最佳的光催化降解活性(见图3(b))㊂图3㊀(a)原子级超晶格结构的Cu2S HRTEM照片和相应的FFT电子衍射分析(左)和Cu2S纳米颗粒中的层错诱导超晶格结构示意图(右)[33];(b)CuS相变过程示意图[34]Fig.3㊀(a)HRTEM image and the corresponding FFT electron diffraction analysis of the atomic-level superlattice structures Cu2S nanoparticle(left)and a schematic illustration of the stacking faults induced superlattice structures in a single Cu2S nanoparticle(right)[33];(b)schematic diagram of CuS phase transition process[34]1.3㊀半导体异质结构建光吸收能力和光生电子与空穴复合速率是影响光催化效率的两个重要因素㊂异质结结构通常比两种单一组分的比表面积大,并且两种组分之间存在界面㊂因此,人们致力于开发异质结,目的是拓宽复合材料的光响应范围㊁延长光生载流子的寿命㊁降低反应的活化能垒,以提高光催化效率[35]㊂近年来,一些关于Cu基硫化物异质结的报道,如Cu2S/Ag2S/BiVO4[36]㊁CuO/Cu2S[23]㊁CuS-Bi2WO6[37]㊁CuInS2/CdS[38]等,均比单一组分的光催化剂性能好㊂1.3.1㊀TypeⅡ型异质结构建如果一种半导体与Cu基硫化物的价带和导带位置形成错位电势差,当两个半导体紧密接触,在电势差和内建电场的作用下,光生电子和空穴会转移到电势较低的导带和价带上,这就形成了TypeⅡ型异质结㊂TypeⅡ型异质结促进了光生电子与空穴的分离㊂Zhang等[39]合成了MoS2/Cu2S光催化剂,其光学性能结果表明,MoS2与Cu2S之间形成Ⅱ型异质结, Cu2S导带上的光生电子向MoS2的导带迁移,在MoS2的表面上发生还原反应,MoS2价带上的空穴向Cu2S的价带迁移,在Cu2S的表面发生氧化反应(见图4(a))㊂Kaushik等[40]在ZnO纳米复合材料上负载了CuS,拓宽了其可见光吸收范围并降低光生电荷复合速率,该催化剂对MB的降解速率可达93%(见图4(b))㊂Yue 等[41]通过简单的共沉淀和煅烧方法合成了Cu2S修饰的Cu2O纳米复合材料㊂光学性质表征结果表明,Cu2S 的修饰可以有效地增强可见光吸收,抑制光生电子-空穴对的复合(见图4(c)㊁(d))㊂1.3.2㊀Z-scheme型异质结Tang等[42]合成了Z型异质结Cu2S/Bi2WO6复合催化剂,该材料对草甘膦具有较好的光催化降解性能(见图5(a))㊂当Cu基硫化物(Cu2S)的导带位置高于另一种半导体(Bi2WO6)的导带位置,且Bi2WO6的导带位置接近Cu2S的价带位置,这时Bi2WO6的导带电子会转移到Cu2S的价带,同时会与Cu2S价带上的空穴398㊀综合评述人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷复合,Cu 2S 导带上的电子与吸附的氧气生成㊃O 2-㊂Bi 2WO 6价带中的空穴与OH -/H 2O 反应生成㊃OH㊂Z 型异质结有利于还原和氧化能力强的电子和空穴分离㊂在此基础之上,Zhang 等[43]采用双Z 型异质结Cu 2S /RGO /Bi 2WO 6光催化降解双酚A㊂Cu 2S /RGO /Bi 2WO 6在40min 内的光催化降解双酚A 的效率可达91.00%㊂Fakhravar 等[36]制备了双Z 型异质结Cu 2S /Ag 2S /BiVO 4㊂光电化学结果表明,Cu 2S/Ag 2S/BiVO 4@α-Al 2O 3具有良好的可见光吸收能力和光生电子空穴分离能力㊂猝灭实验表明,㊃OH 和㊃O 2-是光催化降解过程中的主要活性物种,这也证明了Cu 2S /Ag 2S /BiVO 4@α-Al 2O 3形成了Z 型异质结,图5(b)展示了其光催化机理㊂图4㊀(a)可见光照射下MoS 2/Cu 2S 复合材料Type-Ⅱ型异质结光催化机制[39];(b)光催化降解MB 曲线[40];Cu 2O /Cu 2S-1/0㊁9/1和0/1纳米复合材料的瞬态光电流(c)和荧光光谱(d)[41]Fig.4㊀(a)Diagram of Type-Ⅱband alignment mechanism of MoS 2/Cu 2S composites under visible light irradiation [39];(b)photocatalytic degradation curves of MB [40];transient photocurrent response (c)and PL spectra of Cu 2O /Cu 2S-1/0,9/1and 0/1nanocomposites (d)[41]图5㊀(a)可见光照射下Cu 2S/Bi 2WO 6的Z 型异质结电荷转移机理[42];(b)Cu 2S/Ag 2S/BiVO 4@α-Al 2O 3的Z 型异质结光催化机理[36]Fig.5㊀(a)Charge transfer mechanism of Z-scheme heterojunction Cu 2S /Bi 2WO 6under visible light irradiation [42];(b)photocatalystic mechanism of Z-scheme heterojunction Cu 2S /Ag 2S /BiVO 4@α-Al 2O 3[36]㊀第3期余海燕等:铜基硫化物光催化改性研究进展399㊀1.4㊀金属-半导体异质结构建将金属纳米颗粒装饰在Cu 基硫化物表面,使得复合催化剂的带隙值位于金属和半导体的带隙值之间,有利于光生载流子的迁移与分离㊂此外,SPR 增强的电场有利于半导体对光的吸收㊂通过控制金属纳米颗粒的大小可以选择特定波长区域的SPR 吸收带[44]㊂金属与半导体的协同作用可以改善金属-半导体异质结结构的物理化学性能[45]㊂Manzi 等[46]利用CdS 导带中光激发电子的还原电位,在水和有氧的条件下与Cu(Ⅱ)前驱体进行反应,合成了Cu 2S /Pt 催化剂(见图6)㊂合成的Cu 2S 与Pt 之间形成肖特基势垒,Cu 2S 与Pt 之间的内建电场促使光生电子从Cu 2S 的导带转移至Pt 的表面,因此在Pt 的表面发生CO 2光催化还原反应㊂类似地,Kim 等[47]在Au 纳米粒子上原位生长Cu 2S 壳㊂Au 通过促进光生载流子的分离与传输,增强了光催化降解MB 和罗丹图6㊀光诱导阳离子交换的催化剂光催化CO 2还原为CO 和CH 4[46]Fig.6㊀Light-induced cation exchange leading to photocatalytic CO 2reduction into CO and CH 4[46]明B 的活性㊂此外,有些研究者将多种改性策略用于提升催化剂的光催化活性㊂Zhang 等[48]通过光沉积的方法,将Au 纳米粒子负载到CuInS 2/C 3N 4异质结上㊂通过调节Cu /In 的原子比可以调节复合催化剂的能带结构㊂Au 的SPR 效应使光吸收范围扩大,从而进一步提高光利用率㊂该催化剂在可见光下的析氢速率可达10.72mmol /(h㊃g)㊂2㊀铜基硫化物半导体光催化的应用2.1㊀光催化降解污染物铜基硫化物半导体被广泛应用于降解水中污染物,例如四环素[35]㊁罗丹明B [49]㊁MB [50]㊁甲基橙[51-52]等㊂光催化降解主要机理是催化剂的活性组分受到太阳能的激发产生强氧化空穴和还原电子,空穴和电子分别转化为羟基自由基(㊃OH)和超氧自由基(㊃O 2-)㊂这些自由基具有较强的氧化或还原能力,能有效地降解有机污染物[35]㊂张转芳等[35]采用水热法合成了CuS /GO 复合材料,其在可见光下对四环素和罗丹明B(RhB)的降解效率可达68%和95%㊂GO 作为电子存储器有效地抑制了电子与空穴的复合㊂刘果等[49]在低温下制备了CuS /TiO 2异质结,研究结果表明,CuS 的修饰减小了复合材料的带隙,增加了对可见光的吸收㊂CuS /TiO 2对罗丹明B 的光催化降解性能比单一CuS 或TiO 2高㊂此外,CuS 与MoS 2可以形成Type Ⅱ型异质结,有效应用于光催化类芬顿反应降解高浓度的罗丹明B [53]㊂表1比较了近年来铜基硫化复合物降解污染物的性能[13,18,40,43,54-63]㊂表1㊀不同铜基硫化物的光催化降解性能Table 1㊀Photocatalytic degradation of different copper based sulfidesPhotocatalyst Organic pollutant Degradation efficiency Lighting condition Ref.Fe 3O 4@SiO 2@ZnO-CuS (10mg)MB (50mL,10mg /L)93%(16min)12W LED bulbs [40]Cu 2S /RGO /Bi 2WO 6(50mg)BPA (50mL,20mg /L)85.28%(40min)300W Xenon lamp,λȡ420nm [43]ZnFe 2O 4/Cu 2S (35mg)MO (50mL,15ppm)94.3%(8min)60W LED bulbs [54]PANI /CuS (2mg)Sulfamethoxazole (50mL,5mg /L)75.13%(12.5h)500W Xenon lamp,λȡ420nm [55]BaSO 4-CuS (20mg)TC (100mL,20mg /L)96.8%(20min)300W Xenon lamp,λȡ420nm [56]g-C 3N 4/CuS (25mg)RhB (50mL,10mg /L)100%(120min)300W Xenon lamp,λȡ365nm [57]Cu 2SnS 3/Ti 3+-TiO 2(0.5mg)TC (50mL,20mg /L)100%(90min)1000W halide lamp [13]Cu 2WS 4/BiOCl (20mg)Benzophenone-1(100mL,1mg /L)99%(40min)250W Xenon lamp,λȡ420nm [18]CuInS 2(20mg)Erythrosine (20mL,10mg /L)74.8%(120min)150W Osram lamp [58]CuInS 2/Bi 2MoO 6(30mg)TC (50mL,15mg /L)84.7%(120min)300W Xenon lamp,λȡ420nm [59]CuInS 2/NiAl-LDH (25mg)2,4-Dichlorophenol (50mL,10mg /L)84.5%(120min)250W Xenon lamp,λȡ420nm [60]CuInS 2/ZnO (20mg)RhB (100mL,10mg /L)95.00%(60min)300W Xenon lamp [61]Au /CuS /CdS /TiO 2(10mg)Moxifloxacin (35mL,5mg /L)75.4%(60min)35W Xenon lamp [62]CuS /BiFeO 3(25mg)Alachlor (100mL,5mg /L)95%(60min)300W Xenon lamp,λȡ400nm [63]400㊀综合评述人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷2.2㊀光解水产氢近年来,随着社会经济的快速发展,环境污染和能源短缺已成为实现可持续发展的两大难题[64-67]㊂在双碳策略的驱动下,利用太阳能分解水制氢是未来获取氢能的有效手段之一㊂铜基硫化物由于具有合适的带隙,能有效地分离光生电子与空穴,将水还原为H2,实现光催化产氢㊂铜基硫化物作为产氢助催化剂与其他半导体材料,如CdS[68]㊁g-C3N4[69]㊁ZnIn2S4[70]等复合,能够很好地提升催化剂的光催化产氢性能㊂CuS分别与1T㊁2H相的MoS2形成异质结,研究结果表明CuS-MoS2-1T具有良好的光催化产氢性能[71]㊂此外,Luo等[69]构建了CuInS2@C3N4异质结,光电测试结果表明CuInS2@C3N4的光响应能力约是g-C3N4的2倍,证明CuInS2@C3N4具有较好的光生电子与空穴分离能力,其光催化产氢速率是g-C3N4的近4倍㊂表2列出了近年来铜基硫化复合物的光催化产氢性能[12,17,69-80]㊂表2㊀不同铜基硫化物的光催化产氢性能Table2㊀Photocatalytic hydrogen production of different copper based sulfidesPhotocatalyst Hydrogen production rate Lighting condition Sacrificial reagent Ref.CuS/NiO52.3mmol/(h㊃g)300W Xenon lamp Lactic acid[72] Pt/Cu2SʒZIS-5287.3μmol/(h㊃g)300W Xenon lamp,λȡ420nm Na2SO3,Na2S[73]Cu2S/TiO245.6mmol/(h㊃g)300W Xenon lamp,λȡ420nm Na2SO3,Na2S[74] Ni-MOFs-P/Cu2S3122.76μmol/(h㊃g)5W LED TEOA[75] CuS@ZnIn2S47910μmol/(h㊃g)300W Xenon lamp,λȡ400nm Na2SO3,Na2S[70] Cu2S/CdZnS5904μmol/(h㊃g)5W LED lamp Na2SO3,Na2S[76]Cu3P/PCN 5.12μmol/(h㊃g)300W Xenon lamp,λȡ400nm TEOA[77] CuGaS2@Ru 3.38mmol/(h㊃g)300W Xenon lamp,λȡ420nm K2SO3,Na2S[12]CuSbS22140μmol/(h㊃g)300W Xenon lamp,λȡ420nm TEOA[78] CoWO4/CuNi2S43754.3μmol/(h㊃g)5W LED lamp TEOA[17] CuInS2@C3N4373μmol/(h㊃g)350W Xenon lamp,λȡ420nm Na2SO3,Na2S[69] CuS-MoS2-1T9648.7μmol/(h㊃g)350W Xenon lamp Na2SO3[71] CuInS2/SiO2367.00μmol/(h㊃g)300W Xenon lamp,λȡ420nm Na2SO3,Na2S[79] CdSe/CuInS210610.37μmol/(h㊃g)300W Xenon lamp Na2SO3,Na2S[80]2.3㊀光催化还原CO2化石燃料的消耗导致CO2过度排放,光催化CO2还原能够将CO2转化为可再次利用的能源,如CO㊁CH4㊁CH3OH或C2H5OH等㊂光催化CO2还原的机理是催化剂在光照的条件下分别在价带和导带中产生具有强氧化性的空穴和强还原能力的电子㊂空穴将水氧化为氧气和质子,质子与导带中的电子将CO2还原为可再次利用的能源㊂相比于铜基硫化物光催化降解与产氢,目前铜基硫化物应用于光催化还原CO2的研究较少㊂Kar等[4]采用电化学法合成了Cu2S和CuS纳米阵列,该催化剂在模拟太阳光(AM1.5)下,CH4的最高生成速率可达46.21mol㊃m-2㊃h-1㊂Manzi等[46]构建了Cu2S/Pt金属-半导体异质结,其CO的生成速率为3.02mol/(h㊃g)㊂3㊀结语与展望综上所述,通过形貌调控㊁晶相调控㊁半导体异质结构建㊁金属-半导体异质结构建等方法,促进光生电子-空穴对的分离,有利于光催化氧化还原反应的发生,进而达到提升铜基硫化物在光催化降解污染物㊁制氢和CO2还原性能的目的㊂虽然目前铜基硫化物在光催化领域的应用取得了一定的研究成果,但是其在制备高性能的催化剂方面仍然存在一定的挑战㊂针对铜基硫化物的研究现状及不足,提出了以下几点发展方向: 1)铜基硫化物的光催化性能有待提升,可以选择多种改性方式结合的策略㊂选择能带结构合适的半导体材料与铜基硫化物复合,同时结合金属与非金属掺杂㊁表面电场构建等策略提升铜基硫化物纳米复合材料的光催化性能㊂2)铜基硫化物既具有光催化降解性能,又具有产氢性能,目前已有少量文献报道,但还需更广泛和深入的研究㊂3)铜基硫化物在光催化反应过程中的机理还需深入研究,可以采用原位分析技术(如原位同步辐射㊁原位拉曼等)表征并进行理论计算,深入探索异质结复合材料光催化活性增强的机制㊂㊀第3期余海燕等:铜基硫化物光催化改性研究进展401㊀参考文献[1]㊀SAYED M,YU J G,LIU G,et al.Non-noble plasmonic metal-based photocatalysts[J].Chemical Reviews,2022,122(11):10484-10537.[2]㊀王启明,王㊀迪,孙洪全,等.制备方法对量子点敏化太阳能电池CuS纳米晶对电极微观结构和性能的影响[J].硅酸盐学报,2020,48(3):434-441.WANG Q M,WANG D,SUN H Q,et al.Microstructure and property of CuS nanocrystalline counter electrode in quantum dot sensitized cells[J].Journal of the Chinese Ceramic Society,2020,48(3):434-441(in Chinese).[3]㊀SANDS T D,WASHBURN J,GRONSKY R.High resolution observations of copper vacancy ordering in chalcocite(Cu2S)and thetransformation to djurleite(Cu1.97to1.94S)[J].Physica Status Solidi(a),1982,72(2):551-559.[4]㊀KAR P,FARSINEZHAD S,ZHANG X J,et al.Anodic Cu2S and CuS nanorod and nanowall arrays:preparation,properties and 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掺杂LN晶体光折变效应及图象光存储特性

掺杂LN晶体光折变效应及图象光存储特性许心光;许贵宝;王正平;胡大伟;邵宗书;徐悟生;徐玉恒【期刊名称】《人工晶体学报》【年(卷),期】2003(32)5【摘要】利用514.5nm和632.8nm波长的激光,研究了单掺杂Fe和双掺杂Ce:Fe离子铌酸锂晶体的光折变二波耦合及光折变全息存储特性。

实验结果表明生长态双掺杂Ce:Fe与单掺杂Fe的LiNbO_3晶体的光折变波耦合增益差异不明显,但双掺杂Ce:Fe的LiNbO_3晶体的图象存储和擦除特性明显得到改善。

氧化态样品具有较大的透过率光谱范围和较好的图象存储质量;还原态样品具有较大的光折变二波耦合增益特性。

【总页数】6页(P427-432)【关键词】铌酸锂晶体;光折变效应;图象存储;透过率光谱;掺杂;Fe;LiNbO3晶体;铁【作者】许心光;许贵宝;王正平;胡大伟;邵宗书;徐悟生;徐玉恒【作者单位】山东大学晶体材料国家重点实验室;哈尔滨工业大学应用化学系【正文语种】中文【中图分类】TQ59;O78【相关文献】1.Ce：Fe：LN晶体光折变效应的研究 [J], 李铭华;王福平2.利用研究型实验培养学生能力的探索和实践——以"晶体光折变效应与光存储"实验为例 [J], 陈靖;陈宗强;钱钧;孙骞3.Ce:Nd:LN晶体的生长及光折变效应的研究 [J], 李铭华;赵业权;孙光跃;徐玉恒;吴仲康;娄志东4.双掺杂LiNbO_3晶体光折变效应研究 [J], 许心光;许贵宝;王正平;杨旭东;邵宗书;徐悟生;徐玉恒5.双掺杂LiNbO_3晶体光折变效应图像存储特性 [J], 张艳珍;许心光;许贵宝;胡大伟;王正平;邵宗书;徐悟生;徐玉恒因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

I n S b纳米晶体的生长和吸收光谱的研究

InSb纳米晶体的生长和吸收光谱的研究摘要：采用在惰性气体中蒸发的方法获得了沉积在Z n S基片上的I n S b纳米晶体，其平均尺寸随惰性气体的压强增加而增大.从实验测量的室温吸收谱上看到,当纳米晶体的平均直径从 2 7.9nm减小到 2 4 .2nm再到2 1．4nm时，其吸收边分别向高能方向移动了0.0 1 5 1 e V和0 .0 1 4 5 e V.用有效质量近似模型计算了半导体纳米晶体的吸收边相对其体材料的移动, 将理论计算与实验结果进行了比较．关键词：I n S b纳米晶体; 吸收光谱；量子尺寸效应Preparation and optical absorption spectra of nan ocrystal InSbHE Yan-lan．SUN Quan(CoUege of Science，National University of Defense Technology，a1ar 1a 410073，China)Abstract：Semiconductor nanocrystals InSb deposited on the ZnS substrate by using the method of evaporation in inert gas．The average size of InSb nanocrystals glows with increasing pressure of inert gas．Fromroom-temperature optical absorption．O．0151 eV and O．0145 eV high-energy shift of absorption edge of InSb nanocrystals has been measure as the mean diameter decreases from 27．9 nm to 24．2 nm，and then to 21．4 nm．The shift of absorption edge of InSb nanoerystals，compared with that of bulk，is calcuhted by means of effective-mass approximation mode1．Thecalculation and experimental results are compared ．Key words：InSb nanocrystals，absorption spectrum，quantum-size effect1 引言近年来，人们对半导体纳米晶体做了大量的理论和实验研究．由于半导体纳米晶体的三维量子限制效应使得其许多物理性质与块体材料有本质区别，如良好的线性光学性质和显著的3阶非线性光学现象，使其在新型光电子器件方面具有广阔的应用前景．当半导体纳米超微粒的尺寸小到与其激子波尔半径可比时，电子和空穴被限域在小尺寸的势阱中导致原来连续的能级的量子化，产生具有分子特性的分立能级结构，并且由于动能的增加使得能隙增大．由于半导体纳米材料的导带和价带态密度介于体材料的连续态密度和分子分离态密度之间，能级分裂，并出现了新的跃迁规律，进而使其红外吸收发生明显的变化.我们用气体中蒸发的方法在Z n S基片上沉积形成纳米I n S b颗粒薄膜，并通过对所得历经不同的样品吸收谱分析，发现I n S b纳米晶的吸收边随颗粒的减小向高能方向移动；并将室温吸收谱测量结果与理论计算结果进行了比较．2 样品制备实验采用在惰性气体中蒸发的方[ 1.2 ] 使用南京大学低能团簇束流淀积设备制备I n S b纳米颗粒. 将纯度为9 9．9 9 ％N型I n S b多晶粉末放在石英坩埚中，并将工作腔抽真空到3 .0 ×1 0-2 P a的真空度，然后通过无电阻加热器对坩埚进行加热，由于I n S b的熔点约为 5 3 0℃，温度升高到7 0 0℃左右时蒸发腔中即达到饱和蒸汽压.由于Z n S材料具有良好的红外透过性，实验中选择Z n S作为沉积基片.将φ1 0X 1 的Z n S基片及蒸过碳膜的铜网同时放入沉淀腔中, 此时充人低压纯净的惰性气体( Ar )并在冷却棒中充人液氮, 原物质的烟雾被惰性气体向前推动,在接近冷却棒时与惰性气体分子碰撞冷却，聚合长大成纳米颗粒,并在Z n S基片和铜网上沉积．在沉积腔中物质分子由于低温和剧烈的碰撞而迅速冷却凝结并沉积在基片上，颗粒的大小和结构与基片的表面晶格结构无关，只与惰性气体的碰撞频率和冷却结晶时间有关，因此实验过程中可以通过改变惰性气体的压强可以生成不同粒径的纳米颗粒．将蒸发温度保持在7 5 0℃，在冲入 A r 气的压强分别为4 0 0 P a 、7 0 0 P a 和1 0 0 0 P a时在Z n S 基片和铜网上沉积I n S b纳米颗粒各3 0 s 后，关闭沉积腔，待设备降温和去真空后，将3片以Z n S为基底的样品( 依次命名为 1 #～3#样品) 和对应的铜网样品取出．图1 是惰性气体压强在 3 5 0 P a时形成铜网上样品的高分辨率透射电镜片．图中可以看到放大5 0倍的单个I n S b纳米晶体呈多面体形,有明显的原子晶面栅格．通过对样品照片中颗粒直径的统计拟合，可以得到在压强为4 0 0 P a 时形成的( 1 #) 样品颗粒直径约为2 1 ．4 nm．同时我们还得到压强为7 0 0 P a和1 0 0 0 P a 时形成的样品的HRTE M照片，通过对照片的分析可以得到两片样品上颗粒的直径分别约为2 4 ．2 nm 和 2 7 ．9 nm．由于铜网上的颗粒与对应的Z n S基片上的颗粒是在相同条件下得到的，因此，我们可以得到 1 #～3 #Z n S基底样品上的I n S b纳米颗粒的直径分别为2 1 . 4 nm 、2 4 ．2 nm和2 7 ．9 n m，通过对三片样品的A F M扫描图分析，我们也得到了相同的颗粒尺寸结果.3 吸收光谱结果及讨论用傅立叶红外光谱仪测量三片样品的吸收谱图2示出三片样品上In s b纳米晶体的室温吸收光谱与I n S b体材料的吸收光谱的对比．从图上可以明显这样的规律：随着纳米晶体尺寸的减小,其吸收边向高能方向移动，表现出明显的量子尺寸效应．同时，纳米材料的吸收边比体材料有显著蓝移.由于实验中得到的纳米颗粒的尺寸存在一定的范围,并且颗粒表面结构存在缺陷，使得吸收光谱结构上也出现一定的差别.k a y a n u ma k[4]的有效质量近似模型可以很好地解释这种移动现象，他给出了处在无限深势阱中的球形晶体激子的基态能。

纳米铜膜的光吸收性质研究

ｔｈｉｎｉｌｆｍｓ，ｔｈｅｐｅａｋ—ｎｕｍｂｅｒａｎｄｐｅａｋｐｏｓｉｔｉｏｎｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔ．Ｔｈｅｐｅａｋｏｆ
中图分类号Ｏ４３３．５文献标识码Ａ
ｄｏｉ：】０．３７８８／ＬＯＰ５２．０９３００２
ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎＳｐｅｃｔｒｕｍｏｆＣｕＴｈｉｎｉｌｆｍｓ
ＦａｎＺｈｉｑｉｎＨｅＹｕａｎｙｕａｎＬｉＲｕｉ
ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｕｍｉｓｔｗｏｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｇｒａｔｉｎｇｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒａｎｄｈａｓａ” ｒｅｄｓｈｉｆｔ ”ｔｏｔｈａｔｏｂｔａｉｎｅｄｂｙＵＶｔｏｍｅｔｅｒ，ｔｈｉｓｄｕｅｔｏｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅｓ．ＫｅｙｗｏｒｄｓｓｐｅｃｔｒＯｓｃｏｐｙ；ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ；ｃｏｐｐｅｒｔｈｉｎｉｌｆｍｓ；ｍｅｇｎｅｔｒｏｎｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ；ｇｒａｔｉｎｇｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ；

Cu：Fe：LN晶体光折变性能的研究

ＬＩＢｏ，ＬＩＺｈｎｈｎＵＵｅ — ｏｇ，ＢＩＪａ — ｏｉｎｃｎｇ，ＸＵ — ｅｇＹｕｈｎ
（ｃｏｆＣｈｍｉｔｙａｄＥｅｖｒｎｎｔＥｎｉｅｉＳｈｏｌｏｅｓｒｎｎｉｏｍｅｇｎｅｒｎｇ．ＨａｂｎＵｎｉｅｓｔｆＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙ，Ｈａｂｎｔ０４ｒｉｖｒｉｙｏｃｅｃｎｃｎｌｇｒｉ５００，Ｃｈｎ）ｉａ
ＡｂｔａｔＤｏｎｇｓｒｃ：ｐｉｗｉｈｔｄｉｆｒｎｔｏｎｅｒｔｏｎ（ｉｍａｓｆｅｅｃｃｎｔａｉｎｓ）（０．０，０．１，０．Ｉ６，ｒｓｃｉｅｙ）Ｃｕ８２ｅｐｅｔｖｌＯｉｎ０．５Ｆｅ：ＬＮ，Ｃｕ：Ｆｅ：ＬＮｒｓａｓｗｅｅｇｏｗｎｙＣｚｈｒｌｋｉｅｈｏ０ｃｙｔｌｒｒｂｏｃａｓｔｄ．Ｔｈｅｐａｒｚｔｏｎ，ｒｄｕｉｇａｘｉａｉｍｏｌｉａｉｅｃｎｎｄｏｄｔｏｎｗｅｅｇｏｎ．Ｔｈｅｃｔｅｉｇｅｉｔｎｅｂｌｔｎｄｆｒｃｉｎｆｉｉｎｃｒｎｅｏｓａｔｒｎｒｓｓａｃａｉｉｙａｄｉｆａｔｏｅｆｃｅｙ，ｗｒｔｎｔｍｅｎｅａｕｒｔｍｅｆｔｓｉｉｇｉａｄｒｓｅｉｏｈｏｅｃｙｓａｓｗｅｅｍｅｓｒｄ．Ｔｈｅｐｒｔｌｒａｕｅｈｏｔｅｒｔｏｅｓｔｖｔｄｄｙｍｉａｇｅｗｅｒａｃａｅｏｒｆａｃｉｎｓｎｉｉｉｙａｎｎａｃｒｎｅｃｌｕｌｔｄ．ＴｈｅｈｏｏｇｒｐｈｃｓｏｒｇｅｌａｉｔａｐｒｐｅｔｅｏｒｉｓｏｆＣｕ：Ｆｅ：ＬＮｒｓａｓａｅｓｃｙｔｌｒｕｐｅｉｒｔｒｏＯＦｅ：ＬＮｒｓａ。ＴｗｏｐｔｎｓｏａｅｅｐｅｉｅｆＣｕ：Ｆｅ：ＬＮｃｙｔｌｈｏｏｔｒｇｘｒｍｎｔｏｃｙｓａｓｗｅｅｇｅｏｎｗｉｈＣｕａｅｎｅｇｙｌｖｅｈｉｓｓｌｒｔｌｒｏｎｔｓｄｅｐｅｒｅｌｗｌＦｅａｈａｌｅｏｗｎｅｇｙｌｖｌｉｅｒｅｅｎＣｕ：Ｆｅ：ＬＮｙｔｌ．Ｔｈｅｃｒｓａｓｅｐｅｉｅｅｕｌｓｓｏｔｔｔｆｒｃｉｆｉｉｎｙｎｏｈａｇｅｗｉｈｔｍｅｉｃｅｓ．ｘｒｍｎｔｒｓｔｈｗｈａｈｅｄｉｆａｔｏｎｅｆｃｅｃｔｃｎｔｉｎｒａｅＫｅｒｓ：ｙｗｏｄＣｕ：Ｆｅ：ＬＮｒｓａ；ｐｈｏｅｒｃｉｅｐｒｐｅｔｅ；ｄｆｒｃｉｎｅｆｃｅｙｃｙｔｌｏｔｒｆａｔｖｏｒｉｓｉｆａｔｏｆｉｉｎｃ

近化学计量比双掺铁锰铌酸锂晶体紫外光致吸收特性的研究

小极化子中心。关键词光致吸收；近化学计量比铌酸锂晶体；曼光谱拉文献标识码：ＡＤＩ０３６／．ｓｎ１０—５３２１）４１３ —４Ｏ：１．９４ｊｉ．０００９（０００ —０５０ｓ
中图分类号：３０７４
仅为００３３ｃ・ｒ（３ｉ）００ｍ・厂（１．０ｍ６３ｒ和．７ｃｍ５４
ｉ１ｒ［ｍ）。低灵敏度严重影响了双色全息存储在信息实时处理
中的应用。
双掺铁锰铌酸锂晶体的锂含量的最佳值。
铌酸锂晶体为典型的非化学计量比晶体，目前大量使用
其是近化学计量比铌酸锂晶体的灵敏度较同成分晶体提高了至少２个数量级。然目前人们针对ＬＮｂ虽ｉＯｓ：ｅ：ＦＭｎ晶体
的非挥发性全息存储性能开展了大量的研究工作，但是锂含量对非挥发性全息存储性能影响的微观机理还认识不清。
晶体的紫外光致吸收性能与双色非挥发性全息存储灵敏
致吸收系数较低，随着锂含量的增加，晶体的紫外光致吸收系数逐渐增大，当晶体中的锂含量达到４．７９５ｍｏ附近时，紫外光致吸收系数达到最大值４２ｍ～，进一步增加晶体中的锂含量，和光致吸收系数ｌ．０ｃ饱开始下降。在此基础上，出了近化学计量比双掺铁锰铌酸锂晶体的双色非挥发全息存储的三中心模型，即提随着晶体锂含量的增加，掺铁锰晶体的光折变中心除了Ｆ外／ｅ双ｅＦ３，Ｍｎ／３，２Ｍｎ外还将增加双极化子／

纳米材料的光学性能.讲述

2.纳米材料的光吸收特性
（2）金属纳米颗粒的光吸收
大块金属具有不同颜色的光泽，表明它们对可见
光范围各种波长光的反射和吸收能力不同。如：金、
银、铜等。
但是，小粒子对可见光具有低反射率、强吸收率。
如：当金(Au)粒子尺寸小于光波波长时，会失去原有的光泽而呈现黑色。金纳米粒子的反射率小于10％。
2.纳米材料的光吸收特性
纳米材料的光学性能
日
期： 2016.9.29
主要内容
1.基本概念
2.纳米材料的光吸收特性
3.纳米材料的光发射特性 4.纳米材料的非线性光学效应
5.纳米光学材料的应用
1.基本概念
（1）波矢 k
波矢是波的矢量表示方法。波矢是一个矢量，其方向表示波传播的方向，其大小表示 k 2
h hk p k 2
图4
TiO2纳米薄膜光吸收曲线
主要内容
1.基本概念
2.纳米材料的光吸收特性
3.纳米材料的光发射特性 4.纳米材料的非线性光学效应
5.纳米光学材料的应用
3.纳米材料的光发射特性
光致发光：指在一定波长光照射下被激发到高能级激发态的电子重新跃入低能级被空穴捕获而发光的微观过程。
荧光：仅在激发过程中发射的光。
如果强度为I0的入射光，通过固体内位移x后其强度将衰减为
I I0 exp( x)
其中α为吸收系数，它表示光在固体中传播的指数衰减规律。
2.纳米材料的光吸收特性
（1）固体中的光吸收
某物质的相对介电常数和折射率的复数形式：
r 1 i 2
N n i
其中ε1和ε2 分别为相对介电常数εr的实部和虚部；复数折射率N的虚部κ叫消光系数，实部 n 就是通常所说的折射率。由于折射率与介电常数的关系 N r ，因此有：Leabharlann 1.基本概念（2）激子

光折变掺铜钾钠铌酸锶钡晶体中双波耦合的信噪比研究

ｔｎｉｅ，ｗｈｃｓｅｓｎｉｌｏｓｓｅｔｗｉａｓｅｐｃｅｈｏｙｆｒｔｅｒｆｅｔｄｂａｈｒｓａｆｅｔｅｓｔｓｉｉｈｉｓｅｔｌｃｎｉｔｎｔｗｈｔｗａｘｅｔｄｉｔｅｒｏｈｅｌｃｅｅｍｓｉｔｅｃｙｔｌｆｃａｙｈｎｎａ
从耦合光波强度随时问变化的实验数据中计算了双波耦合信号光的信噪比（ＮＲ。对比双波耦合能量系数 ∈ 信Ｓ）和号光的信噪比（ＮＲ，果表明与理论预计的一样，Ｓ）结随着信噪比的提高双波耦合能量系数 ∈ 大。这是因为设计的增
ｆｏｔｅｒｃｒｅｉｖｌｔｎｏｈｎｅｓｔｓｏｈＷＯｃｕｌｎｅｍｓｒｍｈｅｏｄｄｔｍｅｅｏｕｉｆｔｅｉｔｎｉｅｆｔｅｔｏｐｉｇｂａ．ＴｈｘｅｉｎａｅｕｔｈｗｈｔｈｏｉｅｅｐｒｍｅｔｌｓｌｓｏｔａｅｒｓｔｅｅｇｏｐｉｇｅｆｃｅｃｉｃｅｓｓｗｉｈｔｅＳｎｒｙｃｕｌｆｉｉｎｙｎｒａｅｔｈＮＲｙｃｍｐｒｇｔｅｖｌｅｆａｄｔｅｖｌｅｏＮＲｏｈｉｎｌｉ— ｎｂｏａｉｈａｕｓｏｎｈａｕｆｎＳｆｅｓｇａｎｔ
２．Ｎｏ５ｓａｃｎｔｕｅ．２ＲｅｅｒｈＩｓｉｔ，ＣｐｒｔｏｔｉａＥｅｔｏｉｓＴｅｈｏｏｙＧｒｕｒｏａｉｎ，Ｈａｇｈｕ３０１，Ｃｈｎ）ｎｚｏ１０２ｉａ

掺铜ZnS纳米材料的制备及光学性质

２０９１收到，０１１０定稿０１０ —５２０２２
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５期
王灵玲等；掺铜ＺＳ纳米材料的制备及光学性质ｎ
的金属离子团口．］然后，自然干燥成膜．后将负载最有Ｚ离子的ＰｎＶＡ薄膜浸入一定浓度的ＮａＳ溶液，使其硫化一定时间，硫化过的薄膜再用去离子水彻底漂洗，以清除薄膜上的ＮａＣ一子，后在、Ｉ离然氮气气氛中自然干燥，即可得到镶嵌在ＰＶＡ薄膜中的掺铜ＺＳ纳米微粒，单表示为ＺＳ：Ｃ／ｎ简ｎｕＰＶＡ．掺杂的ＺＳ纳米微粒制备方法基本与掺铜未ｎ的类似，同的是在络台时不加入掺杂剂ＣＣ不ｕＩ．利用Ｉ立Ｈ８０透射电子显微镜（速电压为ＥＩ０加１５Ｖ）Ｄ／ｘ１型ｘ射线衍射仪表征了镶嵌ｋ和７ｍａ一Ｃ在ＰＶＡ薄膜中ＺＳ纳米微粒的形貌尺寸与结构．ｎ使用ＶａｉｎＤ１０ｒＭＳ０Ｓ紫外一见分光计表征纳米ａ可样品的ｕＶ吸收图谱．日立８０荧光分光光度计由５测定了ＰＬ光谱，灯为激发源，氙测试均在室温下进
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第２卷第５期３２００２年５月
半
导
体
学
报
Ｖｏ－３．．ｌ２ＮＯ５
Ｍａｙ．２２００
ＣＨＩＳＯＵＲＮＡＬ０ＦＳＮＥＥＪＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＳ

4-吸收性晶体光学基本原理

矿物的吸收性
矿物吸收性的物理解释
1）矿物由元素或化合物组成, 其结合方矿物由元素或化合物组成, 式有离子键、共价键、金属键和分子式有离子键、共价键、键等不同。键等不同。
矿物的吸收性
矿物吸收性的物理解释
2）固体物理学中能带理论解释
四、吸收性晶体复数光性指示体
• 对于 K 值小于 0.03 的透明矿物而言，的透明矿物而言，光波在其中的传播（速度）光波在其中的传播（速度）主要受控于矿物的折射率（N）。矿物的折射率（晶体光学中，晶体光学中，针对透明矿物主要以矿值为参数，物的 N 值为参数，通过光率体认识晶体光学性质。光学性质。
* 当△=0º 合成直线偏光
光的基本性质
*当 △=±90º E1=E2 合成圆偏光
光的基本性质
• 当△≠ 0º △≠90º E1≠E2 合成椭圆偏光
光的基本性质
光的基本性质
三、吸收性和吸收性晶体
光波进入矿物晶体传播时，光波进入矿物晶体传播时，透射光的强度会不断减弱；强度会不断减弱；绝对透明的矿物是不存在的，绝对透明的矿物是不存在的，矿物程度不等均表现出对光波的吸收。度不等均表现出对光波的吸收。
kx/λ 则：兰伯特公式写为: IX = I·e-4πkx/λ。兰伯特公式写为:
矿物的吸收性
吸收系数（吸收系数（K）的物理意义：的物理意义： • 当光波进入矿物的距离为一个真空波长 λ。时，光强减弱至原光强的
1/e4πK
通常：通常：
矿物的吸收性
• 不透明矿物 K = 5 ~ 0.73 （自然金属元素矿物 K = 5 ~1.5） ~1.5） • 半透明矿物 K = 0.73 ~ 0.03 • 透明矿物 K ＜ 0.03

银铜纳米枝晶的生长及光学吸收性质

ＧｒｗｔｆＳｌｅ－ｐｅｎｄｎｒｔｓａｄＴｈｉｔａｓｒｔｎｏｈｏｉｒ—ＣｏｐｒＮａｏｅｄｉｎｅｒＯｐｃｌＡｂｏｐｏｖｅｉｉ
ＺＨＡＮＧｉｓｅｇ，ＣＨＥＮｕｉＪｎｈｎＦｙ，ＹＡＮａｈｎＸｉｏｏｇ，ＬＩＪｎＵｉｇ，ＦＡＮｉｏｇＬｈｎ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｇ—Ｃｕｎｎｄｎｒｅａｅｂｅｙｔｅｉｄｂｈｌｃｒｄｐｓｉｎｍｅｈｄａｄｔｅｒｃｙｔｌａｏｅｄｉｓｈｖｅｎｓｎｈｓｅｙｔｅｅｅｔｅｏｉｏｔｏｎｈｉｒｓｔｚｏｔａｓｕｔｒ，ｍｏｐｏｏｙａｄｏｔａｒｐｒｅｆｓｍｐｅｅｅｃａａｔｒｅ．ＴｅｒｓｌｅｎｔｔｄｔａｔｃｕｅｒｒｈｌｇｎｐｉｌｐｏｅｔｓｏａｌｓｗｒｈｒｃｅｉｄｃｉｚｈｅｕｔｄｍｏｓａｅｈｔｓｒｗｈｎｔｅｍｏａａｉｆｔｅＡｔｕｉ＞１ｈａｌｓｐｅｅｔａｉｅｅｈｌｒｒｔｏｈｇｏＣｓｏ．ｔｅｓｍｐｅｉｒｓｎｓｓｖｒ—ｃｐｅｉｇｅｐａｅｌｏｐｒｓｎｌｈｓｎｎａｌｙｈｌｒｒｔｆｔｅＡｇｔｕ＜１４，ｔｅｓｍｐｅｉｓｖｒ—ｃｐｅｏｂｅｐａｅｎｎ — ａｏｌ，ｔｅｍｏａａｉｏｈｏＣｏｏ／ｈａｌｓｉｅｌｏｐｒｄｕｌｈｓａｏａｌｙｌ．Ｗｈｎｔｅｄｐｓｔｎｐｔｎｉｌｓ一０２Ｖ，ｈｏｅｈｅｏｉｏｏｅｔｉａｉ．ｔｅＡｇ—Ｃｔｒａｉｐｅｅｔｓｔｅｉｌｔｄｎｎｐｒ－ｕｍａｅｌｓｒｓｎｈｓａｅａｏａｔｉａｏｉｃｅｎａｉｌｌｓｅｓｈｂｏｔｎｐａｓｌｃｔｄａｂｕ０ｍ．Ｗｉｎｒａｉｇｏｅｄｐｓ— ｌｓａｄｐｒｃｅｃｕｔｒ，ｔｅａｓｒｉｅｋｉｏａｅｔａｏｔ２ｎｔｐｏ４ｔｉｃｅｓｎｆｔｅｏｉｈｈｔｎｐｔｎｉｌｉｏｅｔ，Ａｇ—Ｃａｌｈｎｅｎｏｎｎｄｎｒｅｎｂｏｔｎｐａｓｂｕｏａｕｓｍｐｅｃａｇｓｉｔａｏｅｄｉｓａｄａｓｒｉｅｋｉｌｅ—ｓｉｅ．ＦｒｔｅｔｐｏｈｆｄｔｏｈｅｆｃｓｏｉｅｅｔｒｔｓｏｔｕｆｔｆｄｆｒｎａｉｆＡｇｏＣ ¨ ｅｆｏ

铜掺杂对金纳米棒生长及光学性质的影响

近年来，研究者对铜离子在形态控制中的作用进行了深入的探索．刻蚀法也是一种重要的控制ＡｕＮＲｓ生长的方法删Ｊ．铜离子具有强催化刻蚀作用，可以很好地控制ＡｕＮＲｓ在中性条件下的生长，且不需要任何其它辅助条件．同时在纳米棒的尖端和侧面发生刻蚀反应卜玎可调节ＡｕＮＲｓ的表面等离子体共振光学性质，使纳米棒的表面活性得到增强，从而有利于提高纳米棒的催化活性 ” ．本文通过金铜离子共混法制备了铜掺杂金纳米棒（Ｃｕ－ＡｕＮＲｓ）．与利用铜离子刻蚀已经生长完成的ＡｕＮＲｓ的制备方法相比，这种方法仅操作简单，还可以实现对ＡｕＮＲｓ生长的控制．通过调控反应过程中铜离子加入量，实现了对金纳米棒表面形貌、尺寸分布和光学性质的调控．通过对比分析了ＡｕＮＲｓ和ＣｕＡｕＮＲｓ的光热性能和表面增强拉曼性能．
和光学性质得到有效控制．比较了纯金纳米棒与掺入铜的金纳米棒的光热转换性能和拉曼光谱的增强性能．
结果表明，铜离子的掺杂可以有效控制金纳米棒的ｑ三长以及金纳米棒的形貌．加入铜离子的金纳米棒的光热
Ｖｏｌ＿３９２０Ｉ８年５月
高等学校化学学报
ＣｔｔＥＭＩＣＡｌ＿ＪＯＵＲＮＡＩＯＦＣｌｌＩＮＥＳＥＵＮｌＶＥＲＳＩＴ１ＥＳ

掺杂实现Cu2ZnSn(S,Se)4吸收层表层弱n型稳定性的理论研究

掺杂实现Cu2ZnSn（S,Se）4吸收层表层弱n型稳定性的理论研究掺杂实现Cu2ZnSn（S,Se）4吸收层表层弱n型稳定性的理论研究摘要:随着太阳能电池技术的发展，对各种新型吸收材料的研究日益深入。

其中，Cu2ZnSn（S,Se）4 (CZTSSe)薄膜太阳能电池因其丰富的元素资源、较高的光吸收率和良好的光电转换效率备受关注。

然而，CZTSSe薄膜太阳能电池还面临着一些问题，如表层缺陷和载流子寿命的限制。

为了解决这些问题，本研究将重点探讨掺杂对CZTSSe吸收层表面的影响，旨在提高其n 型稳定性。

引言:Cu2ZnSn（S,Se）4是一种多元化合物，具有非常适合太阳能电池应用的特性。

然而，CZTSSe薄膜太阳能电池的效率受到表面缺陷和载流子寿命的限制。

通过合理的掺杂，可以调节CZTSSe吸收层的电子结构和表面特性，从而改善其电荷输运和光电转换效率。

方法:首先，我们利用密度泛函理论(DFT)计算了CZTSSe和掺杂元素之间的能带结构和态密度。

接下来，通过模拟计算了CZTSSe 吸收层在不同掺杂条件下的表面能级和电荷转移特性。

最后，通过扫描隧道光谱(STS)实验检测，验证了掺杂对CZTSSe表层电子结构和载流子输运特性的影响。

结果与讨论:通过DFT计算，我们发现不同掺杂元素的能带结构和态密度与CZTSSe的能带结构有明显差异。

掺杂Si原子可以引入额外的能级，导致吸收层的导带底部向合适位置移动，并提高载流子寿命。

掺杂In原子能够形成p-n结，形成吸收层与背电极之间的电场，从而提高载流子的分离效率。

而掺杂N原子则通过与Sn原子的杂化作用，增加了导带和价带之间的能带分离度，进一步增强了电子传输性能。

结论:本研究通过理论模拟和实验验证，详细研究了掺杂对CZTSSe吸收层表层弱n型稳定性的影响。

通过选择适当的掺杂元素，可以有效地改善CZTSSe薄膜太阳能电池的性能。

这项研究为进一步提高CZTSSe太阳能电池的效率和稳定性提供了理论指导。

光折变-理论

光折变-理论光折变晶体光放⼤和光存储理论特性光折变效应(photorefractive effect) 是发⽣在电光材料内部的⼀种复杂的光电过程。

在光辐照下，具有⼀定杂质或缺陷的电光晶体内部形成与辐照光强空间分布对应的空间分布，并且由此产⽣相应的空间电荷场。

由于线性电光效应，最终在晶体内形成折射率的空间调制，即在晶体内写⼊折射率调制的位相光栅，如此同时⼊射光受到⾃写⼊相位光栅的衍射作⽤被实时读出。

光折变晶体的光放⼤和光折变晶体的全息存储都是相位光栅作⽤的结果。

2.1光折变效应及折射率位相光栅的建⽴光折变晶体内部复杂的光电过程可以描述如下：电光晶体中的杂质、缺陷和空位等光折变中⼼，在晶体带隙中形成能级，即构成施主和受主能级，成为光激发电荷的主要来源。

在适当波长的空间⾮均匀分布的光辐照下，晶体内的施主（受主）⼼被电离放出电⼦（或空⽳）；同时，电⼦（或空⽳）从中间能级受激跃迁⾄导带（或价带），并且在导带（或价带）内，因浓度梯度扩散，或在电场作⽤下漂移，或由光伏效应⽽⾃由迁移；迁移的电⼦（或空⽳）可以被重新俘获，经过再激发、再迁移、再俘获，最终离开光照区⽽在暗光区被电⼦（或空⽳）陷阱俘获。

由此导致晶体内空间电荷分布的变化，使得空间电荷分离，从⽽形成了相应于光场分布的空间电荷场；再通过线性电光效应（泡克⽿斯效应），在晶体内形成折射率⾮局域的空间调制变化，即折射率调制的位相光栅。

光折变效应的物理过程可以概括为：①⾮均匀分布的光激发载流⼦的过程；②光激发载流⼦迁移和被俘获导致空间电荷场产⽣的过程；③空间- 16 -- 17 -电荷场通过线形电光效应引起的折射率调制过程。

值得指出的是，光激发载流⼦具有三种迁移机制：扩散机制，光激发载流⼦由于浓度不同⽽扩散迁移；漂移机制，载流⼦在外场或晶体内极化电场作⽤下的漂移；光⽣伏打效应，均匀铁电材料在均匀光照下，产⽣沿体块⾃发极化⽅向的光⽣伏打电流的⼀种异常光⽣伏打效应。

在光折变效应中，上述三种迁移机制单独作⽤或联合作⽤完成了光折变晶体内部载流⼦的迁移过程，并通过电光效应产⽣⾮局域的折射率体相位栅。

PLD制备的Cu掺杂SnS薄膜的结构和光学特性

PLD制备的Cu掺杂SnS薄膜的结构和光学特性刘磊;余亮;李学留;汪壮兵;梁齐【摘要】利用脉冲激光沉积( PLD)在玻璃衬底上制备了Cu掺杂SnS薄膜. 靶材是由SnS和Cu2 S粉末混合压制而成(Cu和Sn的量比分别为0%﹑2. 5%﹑5%﹑7. 5%和10%). 利用X射线衍射(XRD)﹑拉曼光谱仪(Ra-man)﹑原子力显微镜( AFM)﹑紫外-可见-近红外分光光度计( UV-Vis-NIR)﹑Keithley 4200-SCS半导体参数分析仪研究了Cu掺杂量对SnS薄膜的晶体结构﹑表面形貌﹑光学性质和电学性能的影响. 结果表明:所制备的SnS薄膜样品沿(111)晶面择优取向生长,SnS:5%Cu 薄膜的结晶质量最好且具有SnS特征拉曼峰. 随着Cu掺杂量的增大,平均颗粒尺寸逐渐增大. 不同Cu掺杂量的薄膜在可见光范围内的吸收系数均为105 cm-1数量级. SnS:5%Cu薄膜的禁带宽度Eg 为2. 23 eV,光暗电导率比值为2. 59. 同时,在玻璃衬底上制备了p-SnS:Cu/n-ZnS异质结器件,器件在暗态及光照的条件下均有良好的整流特性,并具有较弱的光伏特性.%Cu doped SnS thin films were grown on the glass substrates by pulsed laser deposition. The targets were pressed by the mixture of SnS and Cu2 S powder ( Cu and Sn molar ratios were 0%, 2. 5%, 5%, 7. 5%, and 10%, respectively). The effects of Cu doping content on the microstruc-tural, morphological, optical and electrical properties of SnS thin films were studied by X-ray dif-fraction (XRD), laser Raman spectrometry, atomic force microscopy (AFM), ultraviolet-visible-near infrared spectrophotometer ( UV-Vis-NIR ) , and Keithley 4200-SCS semiconductor parameter analyzer. The results show that the films grow preferentially oriented in (111) plane, and SnS:5%Cu film has the excellent crystalline and Raman characteristic peaks. With the increasing of Cudoping content, the average particle sizes of the films increase. The absorption coefficient of the film in the visible region is the order of 105 cm-1 for different Cu doping content. The direct band gap of SnS:5%Cu film is 2. 23 eV, and the ratio of photo-conductivity to dark-conductivity is 2. 59. Finally, p-SnS:Cu/n-ZnS heterojuction device was fabricated on the glass substrate. The device exhibits good rectifying behaviors in dark and under illumination, and weak photovoltaic properties.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2015(036)011【总页数】9页(P1311-1319)【关键词】SnS薄膜;脉冲激光沉积;Cu掺杂;异质结器件【作者】刘磊;余亮;李学留;汪壮兵;梁齐【作者单位】合肥工业大学电子科学与应用物理学院, 安徽合肥 230009;合肥工业大学电子科学与应用物理学院, 安徽合肥 230009;合肥工业大学电子科学与应用物理学院, 安徽合肥 230009;合肥工业大学电子科学与应用物理学院, 安徽合肥 230009;合肥工业大学电子科学与应用物理学院, 安徽合肥 230009【正文语种】中文【中图分类】TN304;O484SnS具有良好的光电性能,吸收系数α＞104cm-1,禁带宽度在1.3～1.5 eV之间,与太阳电池最佳禁带宽度1.5 eV十分接近,光电转换效率可以达到25％,适合作为太阳电池和光电器件的吸收层[1-4]。

掺铥光纤纤芯掺杂浓度与吸收系数实验研究

掺铥光纤纤芯掺杂浓度与吸收系数实验研究衣永青，梁小红，段云峰，王东波，宁鼎【摘要】以掺铥双包层光纤为例，主要介绍了用高温气相掺杂工艺制备高掺铥双包层光纤的工艺原理和工艺过程，对不同料路温度下铥的掺杂浓度进行了研究，重点研究了纤芯掺杂浓度与吸收系数的关系，通过研究找到了相关规律，为采用高温气相掺杂工艺制备高掺铥双包层光纤提供了依据。

【期刊名称】光通信技术【年(卷),期】2010(034)002【总页数】3【关键词】高温气相掺杂；Tm3+掺杂；吸收系数；双包层光纤0 引言掺杂光纤是一种向常规的石英玻璃基质中掺入稀土元素（如铒、镱、铥等）的特种光纤，主要用于研制光纤激光器和放大器。

由于有源光纤激光器具有高的能效比、输出光束质量好、输出波长范围宽、体积小、重量轻等优点[1]，近年来，有源光纤激光器取得了飞速发展，但随着输出功率的进一步提高，人们越来越发现人眼安全问题成为光纤激光器发展的重要问题，由于掺铥光纤激光器的发射波长在2μm附近，属于人眼安全波段范围[1]，所以掺铥光纤近几年发展迅速，成为研究热点。

铥，为镧系稀土元素，原子序数69。

光纤激光器的发射波长在2μm附近，能够实现1.6～2.1μm的调谐，是所有稀土离子中最宽的，其中2μm近红外长波段对人眼安全，保护视网膜不会受到高功率激光的照射，避免引发永久伤害和失去视力，可广泛应用于激光雷达、遥感技术以及激光医学、眼睛安全的近距离遥感、军事等领域。

由于掺铥光纤的这些重要应用价值，国外在掺铥光纤的研究方面发展迅速，经过短短几年，国际上双包层掺铥光纤和光纤激光器的研究飞速发展。

英国南安普敦大学和通讯研究室、德国汉堡技术大学、美国的Polaroid Corporation、Bell实验室、日本的NTT、Hoys以及俄罗斯的IREPolus公司均在掺稀土离子双包层光纤研究中取得了许多重要成果[2]。

随着对掺铥光纤研究的快速发展，对掺铥光纤的性能尤其是掺杂浓度和掺杂均匀性提出了更高的要求，掺杂物的浓度和掺杂均匀性对掺杂光纤的主动性功能有显著的影响[3]，目前国内有源光纤的制备主要采用MCVD工艺结合溶液掺杂技术，这种传统工艺方法存在光纤芯部的稀土离子掺杂浓度低、均匀性差等缺点。

BaTiO3晶体自泵浦相位共轭（6328A）

BaTiO3晶体自泵浦相位共轭（6328A）
张春华
【期刊名称】《山东工程学院学报》
【年(卷),期】1997(011)001
【摘要】笔者用６３２８Ａ连续激光构制了ＢａＴｉＯ３光折变晶体的自泵浦相位共轭，并讨论了最佳入射及相位共轭光的建立时间。

【总页数】2页(P44-45)
【作者】张春华
【作者单位】山东工程学院基础部
【正文语种】中文
【中图分类】O734
【相关文献】
1.KNSBN:Cu晶体的诱导自泵浦相位共轭特性的研究 [J], 范秀英;吕国辉;姜作宏;余有龙
2.双掺杂LiNbO3晶体的桥式互泵浦相位共轭及竞争效应的研究 [J], 姜作宏;应婕;吕国辉;王然;余有龙;徐玉恒
3.BaTiO<sub>3</sub>晶体自泵浦相位共轭（6328A） [J], 张春华
4.Cu∶KNSBN晶体自泵浦与互泵浦相位共轭共存特性的实验研究 [J], 许海平;石顺祥;赵卫;陈利菊;孙艳玲
5.光折变晶体几何结构对自泵浦相位共轭特性影响的研究 [J], 王晓颖;石顺祥
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＿｛■刊
ｍｅｓｒＡｏｆｃｅｔａｕｅＬＩｃｅｆｉｎｉ
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增加单调增加；２相同光强下短波长的ＬＡ系数比长波长）Ｉ
下的大；
图２测试ＬＡ系数的实验光路示意图Ｉ
Ｆｉ．Ｔｈｘｅｉｎａｅｕｏｇ２ｅｅｐｒｍｅｔｌｓｔｐｆｒ
（深圳大学师范学院物理教育系，深圳５８６）１００
阮双琛
（圳大学工程技术学院，深深圳５８６）１００
姚建铨
（津大学激光光电子研究所，津天天３０７）００２
Ｅ・ｉｈｊｇａｇ＠ｓａＣＩｍａ：ｕｕｕｎｌｉ．ＯＩｎＩ
的泵浦效率．１２ＬＡ实验及分析．ｌ１２１光路设置厦ＬＡ系数的计算．．Ｉ
光致吸收特性可以用晶体具有多能级结构来
解释．致吸收系数（』可以表示为光Ｔ１Ａ）
一
（Ｓ）Ｓ－Ｉｖ
式中Ｓ、分别为深浅陷阱的激发截面，Ｓ Ⅳ
＾【时ｎ
图１掺铜ＫＮＢ晶体的吸收光谱ＳＮ
Ｆｇ１Ｔｈｂｏｐｉｎｓｅｔｕｏｏｐｒｄｐｄｉ．ｅａｓｒｔｐｃｒｍｆｃｐｅ－ｏｅｏＫＮＳＮｒｓａＢｃｙｔｌ
１实验分析
源，扩束的线偏振光，长＾５４５ｍ；经波 … ＝１．ｎ探测光的光源为Ｈｅ— Ｎｅ激光器，长＾波。一６２８ｍ，测光的光强极弱，率仅约ｌ３．ｒ探ｉ功ｍＷ，因此可认为探测光不引起吸收系数的变化．两光束
摘
要
掺铜ＫＮＳＮ（钠铌酸锶钡）Ｂ钾光折变晶体具有光致吸收（Ｉ特性．实验表明，ＬＡ）泵
浦光的光强越强，波长越短，Ａ系数就越大，驯光为ｅ振态时的ｕＡ系数是Ｏ光时的ｕ探偏１２倍．这种现象将被用来提高光场的空间或时问均匀性．．
３高光强下，般ｕＡ系数有饱和的趋势．）一
图４为不同温度下ＵＡ系数的时间演化．
体的ｎ轴传播，偏振方向可平行或垂直于晶体的其
ｚ轴．为探测器，Ｄ与之相连的是ＸＹ记录仪． —
在实验中，浦光是以Ａｒ离子激光器为光泵一
（ｅ０ｓｅ
图４不同温度下光致吸收系数随时间的演化Ｆｇｉ— ＴｅｔｖｌｅｎｆＩｏｆｃｎｈｉｅｏｖｍｅｔＡｃｅｆｉｔｍｅｏＬｉｅ
ｗｉｉｅｅｔｔｍｐｒｔｒｔｄｆｒｎｅｅａｕｅｈｆ
关键词掺铜ＫＮＳＮ晶体；致吸收；强均匀性Ｂ光光
０引言
１８年，ｏｅ和Ｋｉ等人首次发现９７Ｍｔｓｍ
ＢＴＯ。ａｉ晶体在光辐照下吸收系数增加的现象．由于这种特性具有潜在的应用价值而被广泛研究．掺铜ＫＮＳＮ晶体是一种优良的光折变晶Ｂ体在此样品中，了掺人的铜离子作为深能级．除中心外，晶体的生长过程中会引入氧，为浅能在作级中心．这种晶体中至少存在两个能级中心．在有可能具有ＬＡ特性．本工作首次对这种样品Ｉ进行了探测．实验表明：掺铜ＫＮＳＮ晶体具有Ｂ光致吸收特性．
的偏振方向用半波片和尼克尔镜独立地控制．人射的泵浦光的光强由衰减片来调节，由功率计测量其值的大小．测量探测光在有无泵浦光时的透
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第３卷第２期１
２００２年２月
ｔ子７职
ＡＣＴＡＰＨＯＴＯＮＩＣＡＮ１Ｓ１ＣＡ
Ｖｏ＿ｌＮｏ２ｌ３．
掺铜ＫＮＳＮ光折变晶体的光致吸收特性Ｂ
胡居广林晓东刘毅
１１掺铜ＫＮＳＮ晶体的吸收光谱．Ｂ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中，ｚ表示光的传播方向沿晶体的ｚ轴；表示ａ光沿晶体的ａ轴传播，振方向平行于ｚ轴；。偏ａ表示光沿晶体的ａ传播，振方向垂直于ｚ轴．轴偏由图可见，５０ｍ处有吸收峰．下面实验中所在０ｒｉ用的泵浦光的波长就在此波长附近，样有较高这
为电离浅陷阱密度．当Ｓ＞ｓ时，致吸收，ｚ光反
之，致透明光．
图２是观测ｕＡ实验光路示意图．其中，为泵浦光，传播方向沿晶体的ｚ；为探测光，晶轴，沿
图１为掺铜ＫＮＳＮ晶体的吸收光谱．Ｂ其
・山东大学晶体材料宵家重点实验室开放经费资助项目
收稿日期：０１０・２２０ — ５０
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１０７
尘
乍杯
由图可见：
３卷０
１在所测的光强范围内，１系数随光强的）ＬＡ