新型二维纳米过渡金属硫化物的宽带超快饱和吸收及光限幅特性研究

Two dimensional transition metal sulfides is a unique kind of novel 2D semiconductor materials with broad bandgap range, they have great potential applications in solar cell, photodetectors and so on, and some related research findings have been published on the top journals. This project will focus on the study of nonlinear optical property of transition metal sulfides film and their applications in broadband ultrafast saturable absorber and optical limiting. Our preliminary results show that WS2 has very good optical limiting performance, the optical limiting thresholds are 0.062 and 0.1 J/cm2 at 532 nm and 1064 nm, respectively, much lower than traditional optical limiting materials and graphene. Moreover, besides the bandgap advantage, transition metal sulfides have tunable modulation depth and tunable recovery time, making them can be applied in laser systems with different operation wavelengths to generate ultrafast picosecond or femtosecond pulsed laser. TMDs can be used as optical limiting materials to protect the detector and human eyes, moreover, can be used as saturable absorber to generate ultrafast picosecond or femtosecond lasers. Therefore, it is pretty meaningful for us to study on the nonlinear optical performance and mechanism of TMDs.

二维过渡金属硫化物（TMDS）是一类具有独特性能的新型二维半导体材料，TMDs带隙范围宽，在太阳能电池、光电探测器等领域有极大的应用潜力，一些相关研究成果已在世界顶级期刊上发表。本项目将重点研究TMDs薄膜的光学非线性性质及其在宽带超快饱和吸收及光限幅领域的应用。本课题组初步研究结果表明WS2具有非常好的光限幅性能，对532 nm和1064 nm波长的纳秒激光器的光限幅阈值分别为0.062和0.1 J/cm2，远低于传统的光限幅材料以及石墨烯等碳材料。另外，TMDs除了具有能带结构可调的优势，还具有调制深度可调，恢复时间可调等优点，使得TMDs作为饱和吸收体，可用于不同波长激光系统中产生超快皮秒或飞秒脉冲激光。TMDs既可以用于光限幅材料保护探测器和人眼，又可以作为饱和吸收体产生超快皮秒或飞秒激光，因此本课题对于TMDs的光学非线性性能和机理的研究有极为重要的意义。

二维过渡金属硫化物（TMDS）是一类具有独特性能的新型二维半导体材料，TMDs带隙范围宽，在太阳能电池、光电探测器等领域有极大的应用潜力，一些相关研究成果已在世界顶级期刊上发表。本项目重点研究了TMDs薄膜的光学非线性性质及其在宽带超快饱和吸收及光限幅领域的应用。此外还研究了TMDs材料在光催化、太阳光水净化和光电器件等领域的应用。首先我们通过液相分离法对WS2和PtS2量子点材料进行了制备和表征，并研究了其光限幅特性，然后研究了新型PtS2和PtTe2饱和吸收体分别在1.5μm和1.0μm光纤激光器中的饱和吸收特性，此外还研究了用其他方法如射频磁控溅射沉积技术制备的WS2可饱和吸收体在1.0μm固体激光器中的饱和吸收特性。另外研究了还有关于PtTe2作为可饱和吸收体掺Er光纤锁模激光的研究和PtS2纳米片的非线性特性研究。.另外此基金还用来资助二维材料纳米薄层的光吸收特性从而进一步用于光催化和太阳光水净化的研究且取得不错的进展，其他还有二维材料纳米薄层硒化钯（PdSe2）的光电探测性能，PdSe2/Si复合结构的光电探测器，用于实时健康监测的多孔炭的金属有机框架传感器，Fe4.4Ni17.6Se16 和 NiSe 高效和持久复合电池的制备和性能研究, Mg掺杂ZnO纳米氧化石墨烯/ MoS2纳米片复合材料的制备及光催化性能的研究，从而在进一步研究新型二维材料的广泛应用方面取得不错的进展