| 纳米材料被誉为是21世纪的重要材料,碳纳米管在纳米材料中最富有代表性,是性能最优异的材料。碳纳米管是一种具有柱形外表的一维量子线。目前国内外对于碳纳米管的光学性能与能带结构之间的关系进行了较为深入的研究。碳纳米管表现出强烈的光学各向异性,尤其在紫外辐射方面可以成为传统的价格昂贵的紫外偏振器的替代品;碳纳米管有很强的非线性光学性质,三次非线性光学效应使其可以做性能优异的光限幅器和高速的全光学开关;碳纳米管对红外辐射异常敏感,可以制作灵敏度很高的红外探测器;碳纳米管灯丝具有电致发光和光致发光性能,其发光光效高而且电阻相对恒定、结构比较稳定;碳纳米管天线可进行能量转换、光波传输。 本文介绍了碳纳米管的制备方法和生长机制,论述了化学气相沉积法制备碳纳米管的影响因素;讨论了碳纳米管的电子结构以及单壁碳纳米管金属性和半导体性与手性的关系;采用半经典理论(光波看作经典的、由麦克斯韦方程描述的电磁波场,介质原子看作用薛定谔方程描述的量子力学系统)讨论了偏振光和碳纳米管的相互作用,结果表明碳纳米管光吸收速率和cos 2θ成正比,其中θ是光偏振方向和碳纳米管轴向夹角,分析了碳纳米管光学各向异性的机制。计算了单壁碳纳米管的三次极化率,分析了碳纳米管的光限幅性,碳纳米管的光限幅性与三次极化率有关,碳管的手性和直径决定其三次极化率的大小,碳纳米管的直径越大,螺旋角越小,碳纳米管的光限幅效应越明显。最后介绍了碳纳米管在光学方面的一些应用。 |
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