بررسی مدهای فونونی نوری و شاخص شایستگی نانوصفحات اکسید گرافن جهت کاربرد در دستگاه‌های سوئیچینگ نوری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه نیشابور، نیشابور

2 گروه حالت جامد، دانشکده فیزیک، دانشگاه یزد، یزد

چکیده

برای مشخصه ­یابی ساختار نانوصفحات اکسید گرافن، از آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی-عبوری (TEM)، و طیف­سنجی رامان و فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) استفاده شده است. نتایج، نشان دهنده وجود لایه های نازک اکسید گرافن است که دارای ساختار کریستالی مناسب با پیک حدود 10 درجه و نسبت ID/IG حدود 0.99 است. همچنین، با استفاده از روابط کرامرز-کرونیگ و به­دست آوردن ضریب شکست، ضریب خاموشی و ضرایب دی ­الکتریک آنها با آنالیز طیف­سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR)، مدهای فونونی نوری، طولی و عرضی، برای این ماده محاسبه شد. سپس، ویژگی­های نوری غیرخطی با استفاده از روش جاروب Z تک پرتو با استفاده از لیزر Nd:YAG پیوسته با طول موج 532 نانومتر به ­دست آمد. نتایج جاروب Z  نشان می­ دهد که نانوصفحات اکسید گرافن دارای پدیده خود همگرایی و جذب دوفوتونی است. همچنین، یک شاخص شایستگی (FOM) مناسب با این نانوصفحات به­ دست آمد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of optical phonon modes and figure of merit of graphene oxide nanosheets for use in optical switching devices

نویسندگان [English]

  • Zahra Dehghani 1
  • Fatemeh Ostovari 2
  • Abbas Faraji Alamuti 1
1 Physics group, Faculty of Science, university of neyshabur, Neyshabur
2 Solid State group, Department of Physics
چکیده [English]

X-ray diffraction pattern (XRD), Transmission electron microscope (TEM), Raman spectroscopy and Fourier transform infrared (FTIR) are used to characterize the structure of graphene oxide nanosheets. The results show the presence of thin graphene oxide layers, which have a suitable crystal structure with a peak of about 10 degrees and a ratio of ID/IG about 0.99. Also, by employing Kramers-Kronig (KK) relations and obtaining their refractive index, extinction coefficient and dielectric function via FTIR spectroscopy, the optical phonon modes, the transverse optical phonon (TO) and the longitudinal optical phonon (LO), of this material have been calculated. Then, the nonlinear optical (NLO) properties were obtained through the single-beam Z-scan method using a continuous wave (CW) Nd:YAG laser with a wavelength of 532 nm. The Z-scan results show that graphene oxide nanosheets have the phenomena of self-focusing and two photon absorption (TPA). In addition, a suitable figure of merit (FOM) was obtained for these nanosheets.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Graphene oxide nanosheets
  • FTIR spectroscopy
  • Kramers-Kronig relations
  • Figure of merit
  • Z-scan

مراجع

[1] F. Ostovari, and MK. Moravvej-Farshi, Journal of Applied Physics, 120(14), 144505, (2016).
[2] E. Owji, H. Mokhtari, F. Ostovari, B. Darazereshki, and N. Shakiba, Scientific Reports, 11 (1), 1–10, (2021).
[3] Z. Dehghani, PhD Thesis, Faculty of Basic Sciences, Tarbiat Modares University, (2013).
[4] T. Zaki, K. I. Kabel and H. Hassan, Ceramics International, 38, 4861–4866, (2012).
[5] V. Lucarini, J.J. Saarinen, K.E. Peiponen, E.M. Vartiainen, Kramers–Kronig Relations in Optical Materials Research, Springer, New York, (2005).
[6] M. Nadafan, M. Parishani, Z. Dehghani, R. Malekfar, G.H.H. Khorrami, Results Physics, 7, 3619–3623, (2017).
[7] S.S. Ng, Z. Hassan, H. Abu Hassan, Jurnal Teknologi, 44, 67-76, (2006).
 [8] I. Asselberghs, J. Pérez-Moreno, K. Clays, Springer, Netherlands, Dordrecht, 419–459(2006).
[9] K.R.W.A.B.D. A. Miller, Nonlinear Optical Materials and Devices for Applications in Information Technology, first ed., (1995).
[10] M.G.M. Dekker, Characterization Techniques and Tabulations for Organic Nonlinear Optical Materials, Taylor & Francis, (1998).
[11] U.K. John, S.Mathew, Applied Physics A, 128, 128:259, (2022).
[12] E. Owji, H. Mokhtari, F. Ostovari, B. Darazereshki, N. Shakiba, Scientific Reports, 11, 1771, (2021).
[13] M. Joghataei, F. Ostovari, S. Atabakhsh, N. Tobeiha, Scientific Reports, 10, 9723, (2020).
[14] R. Surjyakanta, B.J.  Sreekantha,  Catalysis Communications,  92 (10), 31-34, (2017).
[15] Maxim K. Rabchinskii,  Scientific Reports, 10, 6902, (2020).
[16] V. Irani, A. Tavasoli, M. Vahidi, Journal of Colloid and Interface Science, 527, 57-67, (2018).
[17] L. Lai, L. Chen, D. Zhan, L. Sun, J. Liu, S. H. Lim, C.K. Poh, Z. Shen, J. Lin, Carbon, 49 (10), 3250-3257, (2001).
[18] G.H. Khorrami, A. Khorsand Zak, A. Kompany, R. yousefi, Ceramics International, 38, 5683-5690, (2012).
[19] M. Ghasemifard, S.M. Hosseini, Gh. H. Khorrami, Ceramics International, 35, 2899–2905, (2009).
دنیای نانو
دوره 18، شماره 68
آذر 1401
صفحه 22-27

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 30 مرداد 1401
  • تاریخ بازنگری: 11 شهریور 1401
  • تاریخ پذیرش: 22 شهریور 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار