层状二硫化钼纳米薄膜的制备、表征及其超快特性研究

基金项目：江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目（Ｎｏ２０１８１０３０００４６Ｚ）资助。 作者简介：孔春霞（１９８２－），女，硕士，实验师，研究方向为大气化学，材料化学。Ｅｍａｉｌ：ｃｈｕｎｘｉａｋｏｎｇ＠１６３．ｃｏｍ 收稿日期：２０１９０５０５
激 光 与 红 外 Ｎｏ．１２ ２０１９ 孔春霞等 层状二硫化钼纳米薄膜的制备、表征及其超快特性研究
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｕｌｔｒａｆａｓｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆｌａｙｅｒｅｄｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ ｄｉｓｕｌｆｉｄｅｎａｎｏｆｉｌｍｓ
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第 ４９卷 第 １２期 激 光 与 红 外 ２０１９年 １２月 ＬＡＳＥＲ ＆ ＩＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖｏｌ．４９，Ｎｏ．１２ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２０１９
文章编号：１００１５０７８（２０１９）１２１４０２０６
·激光应用技术·
层状二硫化钼纳米薄膜的制备、表征及其超快特性研究
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１ 引 言 二维材料因具有优异的力学、光学、电学性质，
在生物医学、智能科技、储能器件、激光器等领域有 着广泛的应用［１］。２００４年，Ｇｅｉｍ和 Ｎｏｖｏｓｅｌｏｖ首次 利用机 械 剥 离 法 得 到 一 个 原 子 层 厚 度 的 石 墨 烯 （Ｇｒ）并自此拉开了二维材料的研究序幕。Ｇｒ具有 很多优越性能，如高电导率、良好的热传导性、高载 流子迁移率等，因此被广泛应用于透明电极、气体检 测、超级电容、能源存储和复合材料等领域［２－８］。但 是由于特殊的零带隙结构使其无法提供较低的截止 态电流，低开关的缺陷大大地限制了其在光电器件 中的应用。人们也尝试了使用不同方法改变 Ｇｒ的 带隙，如外加垂直电场、化学功能化、微纳结构化等， 但这些方法需要牺牲 Ｇｒ的高迁移率，其制得的器件 性能也远远不及传统 Ｓｉ基底的电子设备。因此，寻 找性能更加卓越的新型二维材料成为当前材料领域 的研究热点。
孔春霞１，季晓炜１，戴 瑞２，罗 云１，张 雪１
（１南京信息工程大学环境科学与工程学院，江苏 南京 ２１００４４；２南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 ２１００４４）
摘 要：二硫化钼（ＭｏＳ２）以其可调谐的带隙、较高的调制深度和较宽的吸收波段等优异的光学特 性，在超快脉冲激光器领域具有广阔的应用前景。本文采用锂离子 －插层法获得了 ＭｏＳ２纳米片溶 液，并制备了优良的 ＭｏＳ２纳米薄膜作为可饱和吸收体（ＳＡ）。通过 Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）和扫描电 子显微镜（ＳＥＭ）等方法对 ＭｏＳ２纳米薄膜进行了系统的表征分析，结果证明制备所得的 ＭｏＳ２纳米 薄膜是少层片状二维结构。随后，将 ＭｏＳ２纳米薄膜作为全固态脉冲激光器的光学器件，放置于长 度为 ８５ｍｍ的直线型谐振腔中，得到了 １０６４５ｎｍ的稳定被动调 Ｑ脉冲输出。实验中，当吸收泵浦 功率为 １１４６Ｗ 时，获得了最大平均输出功率为 ２１６ｍＷ，输出脉宽为 ３００ｎｓ，重复频率为 １０４０ｋＨｚ 的超短脉冲激光，其单脉冲能量为 ０２１μＪ，脉冲峰值功率为 ０７ｍＷ。 关键词：二硫化钼；全固态脉冲激光器；被动调 Ｑ 中图分类号：ＴＢ３８３；ＴＮ２４２ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０７８．２０１９．１２．００２
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ ｄｉｓｕｌｆｉｄｅ（ＭｏＳ２）ｈａｓｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｕｌｔｒａｆａｓｔｐｕｌｓｅｌａｓｅｒｓｄｕｅｔｏｉｔｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｕｃｈａｓａｄｊｕｓｔａｂｌｅｂａｎｄｇａｐ，ｈｉｇｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｄｅｐｔｈａｎｄｗｉｄｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｂａｎｄＩｎｔｈｉｓｐａ ｐｅｒ，ＭｏＳ２ ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓｏｌｕｔｉｏｎｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔＭｏＳ２ ｓａｔｕｒａｂｌｅａｂｓｏｒｂｅｒ （ＳＡ）ｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｓｏｍｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ（ｓｕｃｈａｓＳＥＭ，ＸＲＤａｎｄｓｏｏｎ），ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅｆｉｌｍｏｆＭｏＳ２ ｎａｎｏｆｉｌｍｓａｒｅｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｆｅｗｌａｙｅｒｓＳｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙ，ａｓａｎｏｐｔｉｃａｌｅｌｅｍｅｎｔｏｆ ａｌｌｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｌａｓｅｒ，ｔｈｅＭｏＳ２ＳＡ ｗａｓｐｌａｃｅｄｉｎａｌｉｎｅａｒｃａｖｉｔｙｗｉｔｈａｌｅｎｇｔｈｏｆ８５ｍｍ ａｎｄａｓｔａｂｌｅｐａｓｓｉｖｅｌｙＱ ｓｗｉｔｃｈｅｄｐｕｌｓｅｏｕｔｐｕｔｏｆ１０６４５ｎｍｗａｓｒｅａｌｉｚｅｄＩｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｗｈｅｎｔｈｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｐｕｍｐｐｏｗｅｒｉｓ１１４６Ｗ，ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ａｖｅｒａｇｅｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆｔｈｅｌａｓｅｒｉｓ２１６ｍＷ，ｔｈｅｏｕｔｐｕｔｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｉｓ３００ｎｓ，ｔｈｅｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓ １０４０ｋＨｚ，ｔｈｅｓｉｎｇｌｅｐｕｌｓｅｅｎｅｒｇｙｉｓ０２１μＪ，ａｎｄｔｈｅｐｅａｋｐｕｌｓｅｐｏｗｅｒｉｓ０７ｍＷ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭｏＳ２；ａｌｌｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｌａｓｅｒｐａｓｓｉｖｅｌｙ；Ｑｓｗｉｔｃｈｅｄ