Cd掺杂对CuS-PMMA纳米复合薄膜结构与三阶非线性光学性能的调控机制及应用前景

本研究采用L-丙氨酸表面钝化技术，通过共沉淀法成功制备了Cd掺杂CuS纳米颗粒（NPs），并利用旋涂技术构建PMMA基纳米复合薄膜。通过XRD、EDS、HR-TEM等技术证实了covellite晶相的形成（5-20nm），UV-vis光谱显示600-680nm区间的LSPR效应，1wt% Cd掺杂使吸收波长蓝移且带隙增至2.28eV。Z-scan技术揭示了Cd掺杂样品具有显著的三阶非线性光学（NLO）效应，源于表面态介导的非局域热效应（含介电效应与光声相互作用），为新型光电器件开发提供了材料基础。

　　

Chemicals

采用分析纯试剂：二水合氯化铜（CuCl₂·2H₂O）、二水合氯化镉（CdCl₂·2H₂O）、硫化钠（Na₂S）、乙醇、丙酮（购自印度SD-fine公司），L-丙氨酸和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）购自美国Sigma Aldrich。所有试剂均直接使用，以双蒸水（DDW）为溶剂。

Structural and morphological studies using XRD, EDS and HR-TEM

图1显示合成样品的XRD谱图，所有衍射峰均与covellite CuS相（标准PDF卡号：9000523）完美匹配。峰宽化现象表明纳米晶的形成，且随L-丙氨酸用量增加，晶粒尺寸进一步减小。通过Debye-Scherrer公式计算平均晶粒尺寸为5-20nm。EDS分析证实样品纯度，HR-TEM图像展现出均匀的纳米颗粒形貌。

Conclusions

通过化学法成功合成L-丙氨酸钝化的Cd掺杂CuS纳米颗粒。X射线衍射证实covellite CuS相形成，平均晶粒尺寸5-20nm。EDS与HR-TEM验证样品纯度及均匀形貌。UV-vis吸收光谱显示600-680nm范围内的局域表面等离子共振（LSPR）现象。