【摘 要】
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由于具有高度共轭π电子结构、较强的分子内电荷转移和高电子迁移率等优点,有机光伏器件中的Acceptor-Donor-Acceptor(A-D-A)小分子受体表现出优异的非线性光学性质,但是该材料的非线性光学性质研究仍处于起步阶段。因此本文筛选了几种稠环A-D-A小分子受体材料,在溶液和薄膜状态下分别利用超快Z-扫描和4f相位相干成像系统对它们进行深入的三阶非线性光学研究。本论文的研究工作主要包括以
【基金项目】
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国家自然科学基金(NO.21673257,51832008);
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由于具有高度共轭π电子结构、较强的分子内电荷转移和高电子迁移率等优点,有机光伏器件中的Acceptor-Donor-Acceptor(A-D-A)小分子受体表现出优异的非线性光学性质,但是该材料的非线性光学性质研究仍处于起步阶段。因此本文筛选了几种稠环A-D-A小分子受体材料,在溶液和薄膜状态下分别利用超快Z-扫描和4f相位相干成像系统对它们进行深入的三阶非线性光学研究。本论文的研究工作主要包括以下几个方面:(1)我们选取了两种A-D-A结构的分子,即具有平面结构的O-IDTBR分子以及具有33°二面角扭曲结构的IDFBR分子研究构象与非线性光学性质的关系。在800 nm-1030 nm波段,Z-扫描结果表明两种材料均具有反饱和吸收性质,但平面分子表现出更大的非线性光学性质。特别是在800 nm处,O-IDTBR的双光子吸收截面高达8811 GM,是IDFBR(1902 GM)的4倍多。4f相位相干成像系统和AFM的结果表明平面分子(O-IDTBR和EH-IDTBR)比扭曲分子(IDFBR)薄膜具有更有序的形貌和更大的非线性折射率,这可以归结于分子内电荷转移和有序的形貌共同作用所导致。同时,飞秒瞬态吸收光谱研究了样品在光激发后的动力学衰减过程。(2)选取了两种不同噻吩含量的A-D-A分子(IHIC和ITIC)进行对比研究。值得注意的是,在溶液状态下和泵浦波长为900 nm时,Z-扫描的结果表明尽管IHIC的共轭长度小于ITIC,噻吩含量较高的IHIC比ITIC表现出更大的非线性光学性质。而在薄膜状态下时,4f相位相干成像系统和AFM的结果表明ITIC薄膜比IHIC具有更加有序的形貌和更大的非线性光学性质。因此在溶液状态下噻吩可以更有效地提高分子的π电子共轭长度,从而提高非线性光学性质;而在薄膜的状态下,形貌的有序性是影响非线性光学性质大小的主要因素。通过对飞秒瞬态吸收光谱分析,研究了光激发后动力学衰减过程。
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