臺灣博碩士論文加值系統

本研究是利用Z-scan技術來探討不同酞青（phthalocyanine）分子結構對光功率限制效應（optical power limiting）的影響，特別是針對光功率限制現象的激發態吸收（excited state absorption）機制作一分析，我們設計的酞青結構有不含中心金屬之酞青（H2Pc(β-t-but)4）、不同側基之銅酞青（α-cumylphenoxy、β-cumyl- phenoxy、β-tert-butyl）以及側基為β-t-but而中心金屬分別為Cu、Ni、Pd、Pt之酞青，除了將染料溶於溶劑中進行實驗外，更將酞青分子摻混於以PVB（polyvinyl butyral）有機高分子與TEOS（tetraethyl orthosilicate）單體為前驅物，利用溶膠凝膠法（sol-gel method）製備的有機無機混成薄膜中進行非線性光學測試，比較分子於液態與固態介質中所展現的非線性光學特性之差異，而此兩互不相容的有機與無機材料混成均勻程度為分子級的分散。
Z-scan實驗所得的非線性吸收結果，以理論擬合可以得到兩個描述分子電子於激發態行為的重要參數，分別為激發態之吸收截面積（(σa)S1）以及高能級半生期（τS2），針對激發態與基態之吸收截面積比可分析染料分子所展現非線性光學性質的特性，在本研究中，吸收截面積比最高的染料分子已可達29.38，而高能級半生期皆在femtosecond（fs）範圍。

第一章 緒論……………………………………………...……………1
第二章 文獻回顧…………………………………………..…………3
2-1 光功率限制材料及其研究發展…………………….…...……3
2-2 非線性光學及光功率限制現象………………………………7
2-3 酞青簡介……………………………………………………..11
2-4 有機無機混成溶凝膠材料……………………….……...…..13
2-4-1 有機-無機混成（Hybrid）材料之介紹……………….13
2-4-2 溶凝膠材料之發展及製程……………………………..14
第三章 研究理論………………………………………….….….….18
3-1 非線性吸收與非線性折射現象………………………….….18
3-2 Z-scan方法………………………………………………….21
第四章 實驗藥品及實驗儀器設備………………..……...……..24
4-1 實驗藥品……………………………………..………...….…24
4-2 實驗儀器設備…………………………..……………………25
4-3 脈衝式ps-Z-scan裝置與操作……………………………...26
4-3-1 ps-Z-scan裝置介紹………………………………..…..26
4-3-2 ps-Z-scan操作原理…………………………………....27
第五章 研究方法…………………………………………..…....….28
5-1 實驗步驟與流程………………………………………..…....28
5-2 染料分子設計………………………………..………………29
5-3 染料分子之合成步驟………………..………………………30
5-3-1 無中心金屬之酞青…………………………………..…30
5-3-2 銅酞青環周圍取代基效應……………………….….…32
5-3-3 中心金屬效應…………………………………….….…38
5-4 有機無機混成薄膜之製備方法…………………….….……42
5-4-1 合成步驟…………………..………………….…….…..43
5-4-2 染料摻混於薄膜中之合成………………….…….…....44
5-4-3 薄膜之結構鑑定………………………………………..45
5-5 ps-Z-scan測試與實驗擬合…………………………………48
5-5-1 測試結果………………………………………………..48
5-5-2 擬合步驟……………………………………………..…49
第六章 結果與討論………………………..…………………….....53
6-1 有機無機混成薄膜之分析………………………….…….…53
6-2 染料/甲苯之ps-Z-scan分析………………………….....…57
6-3 染料/有機無機混成薄膜之ps-Z-scan分析…………….…61
第七章 結論………….………………………………………...……65
第八章 參考文獻……………………………………………..….….67

(1) 陳振文，光訊，第70期， p14∼17 (1998)
(2) 陳振文，光訊，第71期， p37∼40 (1998)
(3) 陳銘，光訊，第82期，p11∼15 (2000)
(4) 劉海北，光訊，第56期，p24∼26 (1995)
(5) E.Geusic, S.Singh, D.W.Tipping and T.C.Rich, Phys.Rev.Lett., 19, p1126 (1969)
(6) D.R.Coulter, V.M.Miskowski, J.W.Perry, T.H.Wei, E.W.Van Stryland and D.J.Hagan, SPIE Proc., 1105, p42 (1989)
(7) T.H.Wei, D.J.Hagan, M.J.Sence, E.W.Van Stryland, J.W.Perry, and D.R.Coulter, Appl. Phys. B 54, p46~51 (1992)
(8) Joseph W.Perry, Kamjou Mansour, Seth R. Marder and Kelly J.Perry, Optics Letters, Vol.19, No.9, p625~627 (1994)
(9) J.S.Shirk, R.G.S.Pong, S.R.Flom, F. J. Bartoli, M.E.Boyle and a.W.Snow, U.S. Patent, No.5, 805, 326, p1~11 (1998)
(10) J.W.Perry, K.Mansour, I. Y.S.Lee, X. L.Wu, P.V.bedworth,
C.T.Chen, D.Ng, S.R.Marder, P.Miles, T.Wada, M.Tian,
H.Sasabe, Science, Vol.273, p1533~1536 (1996)
(11) J.S.Shirk, S.R.Flow, J.R.Lindle, F.J.Bartoli, A.W.Anow and M.E.Boyle, Mater.Res.Soc.Symp.Proc., 328, p661 (1994)
(12) James S.Shirk, Richard G.S.Pong, Steven R. Flom, Heino Heckmann, and Michael Hanack, J. Phys. Chem. A, 104, p1438~1449 (2000)
(13) Michael Hanack, Thorsten Schneider, Markus Barthel, James S.Shirk, Steven R.Flom, Richard G.S.Pong, Coordination Chemistry Reviews, 219-221, p235~258 (2001)
(14) Ronald Sanghadasa, In-Seok Guo, and Benjamin G. Penn, Journal of Applied Physics, vol 90, No.1, p31~37 (2001)
(15) P.D.Fuqua, K.Mansour, D.Alvarez, Jr., S.R.Marder, J.W.Perry and B.Dunn, SPIE Sol-Gel OpticsⅡ, Vol.1758, p499~506 (1992)
(16) Handbook of Organic Conductive Molecules and Polymers,ed. H.S.Nalwa and S.Miyata,CRC Press, Boca Raton, Vol.4, Ch.6:Nonlinear Optical Properties of π-Conjugated Materials, p262 (1997)
(17) Hao Jiang, Weijie Su, Mark Brant, David Tomlin and Timothy J. Bunning, Mat. Res. Soc. Symp. Proc., vol.479, p129~134 (1997)
(18) Haiping Xia, Masayuki Nogami, Tomokatsu Hayakawa, and Dai Imaizumi, Journal of Materials Science Letters, 18, p1837~1839 (1999)
(19) J.Kerr, Phil.Mag., 50 , 4, p337, 1975
(20) I. D. Lian and T. C. Wen, Chemistry, Vol. 54, No.4, p83 (1996)
(21) Chunfei Li, Lei Zhang, Ruibo Wang, Yinling Song, and Yuxiao Wang, J. Opt. Soc. Am. B, vol.11, No.8, p1356~1360 (1994)
(22) Phthalocyanines. Properties and Applications, ed. C.C.Lezoff and A.B.P.Lever, VCH, Cambridge, Vol.1 (1996)
(23) The Phthalocyanines, ed. F.H.Moser and A.L.Thomas, CRC Press, Boca Raton, Vol.1:Properties, p5 (1983)
(24) 丁原傑，化工技術，第八卷，第五期，p138∼149 (2000)
(25) 陳文章、劉韋志，化工，第46卷，第5期，p56∼62 (1999)
(26) 周禮君、田珮，化工技術，第五期，p152∼164 (2000)
(27) 王怡凱、曾俊元、蔡明憲，化工，第46卷，第5期，p94∼103 (1999)
(28) Tai-Huei Wei, Tzer-Hsiang Huang, Optical and Quantum Electronics 28, p1495~1508 (1996)
(29) Tai-Huei Wei, Tzer-Hsiang Huang, Tsai-Chuan Wen, Chemical Physics Letters 314, p403~410 (1999)
(30) Tai-Huei Wei and Tzer-Hsiang Huang, Appled Physics Letters, Vol, 72, No. 20, p2505~2507 (1998)
(31) J.M.Harris and N.J.Dovichi,”Thermal Lens Calorimetry”,ANALYTICAL CHEMISTRY, Vol.52, p695A~706A (1980)
(32) 胡榮光，碩士論文，國立中正大學物理所 (1998)
(33) 蔡沛昌，碩士論文，國立中正大學物理所 (2000)
(34) T.C.Wen and I.D.Lian, Synthetic Metals, 83, 111~116, 1996
(35) Arthur W.Snow and N.Lynn Jarvis, J. Am. Chem. Soc., 106, p4706~4711 (1984)
(36) Ying Gev, I. Lin Chiang, and Jung Fung Lo, Journal of Applied Polymer Science, vol.78, p1179~1190 (2000)
(37) Bruce Dunn, John W. Goodby, and A. R. West, Phthalocyanine Materials synthesis, structure and function (1998)