【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米晶体掺杂硫系玻璃，具体涉及一种高非线性的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃及其制备方法。
技术介绍
1、除了具有优异的光电属性，钙钛矿还具有高多光子截面、大非线性折射率、宽带调制特性等优异的非线性光学特性，是新兴的非线性光学材料，在多光子成像、上转换激光、光限幅等非线性光子学应用方面的潜力巨大。然而，钙钛矿较低的光热稳定性仍然是阻碍其在光器件，特别是需要高光功率激发的非线性光子器件中应用的主要原因。在两大类(全无机、有机-无机杂化)钙钛矿体系中，全无机钙钛矿有着比有机-无机杂化钙钛矿更高的光热稳定性，因此更有可能优先被应用到非线性光子器件中。但是由于卤族离子键构成的全无机钙钛矿很容易被空气中的氧气和水汽潮解，因此在实际应用中要必须对其进行封装。
2、已有的研究结果表明，具有高光学透明度、高光稳定性的光学玻璃是封装全无机钙钛矿的优良选材。被玻璃包覆后的全无机钙钛矿不仅解决了潮解、光热稳定性的问题，而且可以保持钙钛矿原有的发光特性，更重要的是，复合全无机钙钛矿后玻璃整体的非线性光学特性也有所提高。硫系玻璃有着目前已知光学玻璃中最高的非线性光学性能以及与无机钙钛矿优良的兼容性。ge-s二元硫系玻璃是不含有毒与重金属元素的环保型硫系玻璃体系，它们的网络结构主要由稳固的[ges4]四面体构成，因此具有很高的光热稳定性。此外，就非线性光学功能而言，ge-s体系比其他体系硫系玻璃具有更好的性能。所以通过将钙钛矿纳米晶体嵌入ge-s硫系玻璃基体中来改善玻璃的非线性性能是很值得探索的一种方案，因此，本专利技术人研究将cspb
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种高非线性的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃及其制备方法。在800～920nm波长范围内，本专利技术钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃具有高光热稳定性、高透过率、高硬度、高非线性吸收系数、高非线性折射率等优点，其红外光透过率可达60～80％，非线性吸收系数β的最大值为27.1cm/gw，非线性折射率n2的最大值为8.60×10-17m2/w，光限幅阈值最低可达32.4μj/cm2，有望在基于激光防护的光限幅应用中表现出巨大的应用价值。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：高非线性的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃，该钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃为cspbbr3钙钛矿纳米晶体掺杂ge2s3硫系玻璃，所述的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃的摩尔组成式为99(40ge-60s)-1(csbr-pbbr2)，所述的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃中含有晶粒尺寸为10～100nm的cspbbr3钙钛矿纳米晶体，所述的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃由掺有cspbbr3钙钛矿的ge2s3硫系玻璃材料经微晶化热处理得到，所述的微晶化热处理的温度为320～330℃，时间为3～10h。
3、在一种优选方案中，所述的微晶化热处理的温度为320℃或330℃。经过微晶化热处理得到的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃的非线性吸收系数β的最大值为27.1cm/gw，其所含的cspbbr3钙钛矿纳米晶体约为23nm，与ge2s3基质玻璃相比，最大可达ge2s3基质玻璃的非线性吸收系数的2.3倍。该钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃的非线性折射率n2的最大值为8.60×10-17m2/w，是ge2s3基质玻璃的非线性折射率的2.3倍。这表明经过微晶化热处理得到的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃具有优异的非线性光学特性，且其最低光限幅阈值为32.4μj/cm2，适合用于光限幅器件制造领域。
4、上述高非线性的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃的制备方法，包括以下步骤：
5、s1、原料配制和真空封装：
6、根据所述的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃的摩尔组成，先计算各原料所需质量，对高纯度的锗、硫、溴化铯、溴化铅原料使用电子天平进行称量操作，并将称量误差控制在±0.001g以内，然后将所有原料装入干燥洁净的石英管中，对石英管抽真空至10-5pa以下，将原料封装在石英管中；
7、s2、原料熔融混合：
8、将封装好的石英管放入摇摆炉中进行高温熔融，熔制温度为950℃，熔制时间为12h，熔制结束后将石英管从摇摆炉中取出，然后迅速浸入常温下的水中对封装的熔融物进行淬冷，待观察脱壁后立刻取出，在石英管内得到加入cspbbr3钙钛矿组分的半成品ge2s3硫系玻璃；
9、s3、退火除应力：
10、将加入cspbbr3钙钛矿组分的半成品ge2s3硫系玻璃连同石英管一起进行退火，退火温度为310～320℃，退火时间为10～14h，退火结束后以9～10℃/h的降温速率降温至室温，然后从退火炉中取出石英管，打开石英管，得到掺有cspbbr3钙钛矿的成品ge2s3硫系玻璃；
11、s4、微晶化热处理：
12、将掺有cspbbr3钙钛矿的成品ge2s3硫系玻璃在320～330℃进行微晶化热处理3～10h，即得到所述的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃，其摩尔组成式为99(40ge-60s)-1(csbr-pbbr2)。
13、作为优选，步骤s4中，所述的微晶化热处理的温度为320℃或330℃。
14、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
15、(1)专利技术人成功地在组分为ge2s3的硫系玻璃中合成了cspbbr3钙钛矿纳米晶体，获得了具有高透过率、高非线性吸收系数和高非线性折射率的cspbbr3钙钛矿纳米晶体掺杂ge2s3硫系玻璃，经过测试，在800～920nm波长范围内，本专利技术钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃具有很高的非线性吸收系数和非线性折射率，其非线性吸收系数β的最大值为27.1cm/gw，非线性折射率n2的最大值为8.60×10-17m2/w，且红外光透过率可达60～80％，维氏硬度最高可达到270kg/mm2，光热稳定性高，是制备非线性光子器件的优良非线性光学材料；
16、(2)专利技术人将全无机金属卤化物钙钛矿cspbbr3封装到ge2s3硫系玻璃中，所获得的cspbbr3钙钛矿纳米晶体掺杂ge2s3硫系玻璃不但可以从根本解决钙钛矿易潮解、光热稳定性的问题，而且在掺杂cspbbr3钙钛矿纳米晶体后ge2s3硫系玻璃整体的非线性光学特性也有所提高；
17、(3)本专利技术钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃的光限幅阈值最低可达32.4μj/cm2，光限幅性能较高，是一种性能优异的新型宽带激光防护材料，可以作为制备高性能光限幅器件的优良选材，有望在基于激光防护的光限幅应用中表现出巨大的应用价值；
18、(4)本专利技术采用真空熔制的方式制备硫系玻璃，可以保证半成品ge2s3硫系玻璃不受氧化与蒸发的影响，保证了cspbbr3钙钛矿化学组分的稳定性，从而制备得到具有高光热稳定性的高非线性的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃；
19、(5)本专利技术高非线性的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.高非线性的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃，其特征在于，该钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃为CsPbBr3钙钛矿纳米晶体掺杂Ge2S3硫系玻璃，所述的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃的摩尔组成式为99(40Ge-60S)-1(CsBr-PbBr2)，所述的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃中含有晶粒尺寸为10～100nm的CsPbBr3钙钛矿纳米晶体，所述的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃由掺有CsPbBr3钙钛矿的Ge2S3硫系玻璃材料经微晶化热处理得到，所述的微晶化热处理的温度为320～330℃，时间为3～10h。
2.根据权利要求1所述的高非线性的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃，其特征在于，所述的微晶化热处理的温度为320℃或330℃。
3.根据权利要求1所述的高非线性的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃，其特征在于，所述的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃的最大非线性吸收系数β为27.1cm/GW，最大非线性折射率n2为8.60×10-17m2/W。
4.权利要求1所述的高非线性的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的高
...【技术特征摘要】
1.高非线性的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃，其特征在于，该钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃为cspbbr3钙钛矿纳米晶体掺杂ge2s3硫系玻璃，所述的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃的摩尔组成式为99(40ge-60s)-1(csbr-pbbr2)，所述的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃中含有晶粒尺寸为10～100nm的cspbbr3钙钛矿纳米晶体，所述的钙钛矿纳米晶体掺杂硫系玻璃由掺有cspbbr3钙钛矿的ge2s3硫系玻璃材料经微晶化热处理得到，所述的微晶化热处理的温度为320～330℃，时间为3～10h。
2.根据权利要求1所述的高非线性的钙钛矿纳米晶...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞飞，罗琪，戴世勋，林常规，沈祥，聂秋华，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：
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