Исследование нелинейно-оптических свойств нанокомпозитных пленок TiO2 – полистирол

Рассмотрен приготовленный ex-situ нанокомпозит TiO₂ – полистирол (TiO₂ – ПС) с различной концентрацией наночастиц TiO₂, который наносился методом центрифугирования на кварцевые подложки. Нелинейно-оптические свойства нанокомпозитных пленок TiO₂ – ПС были изучены методом Z-сканирования, а структурные свойства пленок – методами сканирующей электронной микроскопии и дифракции рентгеновского излучения. Ширина запрещенной зоны пленок TiO₂ – ПС определялась по спектрам оптического поглощения. Установлена связь между оптическими нелинейностями и шириной запрещенной зоны как микроскопического электронного свойства полупроводникового нанокомпозита. Показано, что увеличение содержания наночастиц TiO₂ в нанокомпозитных пленках приводит к сужению запрещенной зоны и к сопутствующему увеличению оптических нелинейностей, и предполагается, что все это можно объяснить появлением состояний с энергией внутри запрещенной зоны в результате образования поверхностных дефектов наночастиц TiO₂. Результаты работы показывают, что включение наночастиц TiO₂ в полимерную матрицу ПС может стать новым способом сужения запрещенной зоны наночастиц TiO₂ в сторону видимого диапазона, что представляет большой интерес для их применения. Кроме того, усиление оптических нелинейностей пленок TiO₂ – ПС, нанесенных методом центрифугирования, за счет увеличения содержания наночастиц TiO₂ может открыть новые возможности для их использования в качестве нелинейных оптических пленок в приложениях для фотоники.