Ti3AlC2和Ti3C2纳米片：高性能紫外非线性光学材料

摘要： 本文研究了二维Ti3AlC2和Ti3C2纳米片在紫外波段的非线性光学(NLA)特性。我们发现这两种材料在紫外波段，特别是深紫外波段，表现出优异的光学限制(OL)性能，其两光子吸收截面(σTPA)显著高于其他二维材料和传统非线性晶体。研究结果表明，Ti3AlC2和Ti3C2纳米片在紫外激光防护、光电探测等领域具有巨大的应用潜力。

正文：

两光子吸收截面 (σTPA) 是衡量材料两光子吸收强度的重要参数，其主要计算公式为 σTPA = hvβ/N0 和 N0 = ρNA/M，其中 hv 为光子能量，N0 为分子密度，ρ 为浓度，NA 为阿伏伽德罗常数，M 为分子量。

我们对 Ti3AlC2 和 Ti3C2 纳米片的 σTPA 进行了测量，结果表明其值随着激发光子能量的增加而增加，这意味着在短波长下具有更强的 TPA 强度。与其他二维材料（如黑磷、石墨炔、钨纳米片）以及 ADP、KDP 等传统非线性晶体相比，Ti3AlC2 和 Ti3C2 纳米片在紫外波段，特别是深紫外波段，表现出更高的 σTPA 值，表明其具有更强的 OL 效应。

Z 扫描实验结果进一步证实了 Ti3AlC2 和 Ti3C2 纳米片优异的 OL 性能。在相同的激发条件下，Ti3AlC2 和 Ti3C2 纳米片的非线性吸收系数 β 远高于其他二维材料。

值得注意的是，Ti3C2 纳米片在深紫外波段的 OL 效应比 Ti3AlC2 更强，这使其更适合用于制备深紫外波段的激光防护装置和光电探测保护装置。

结论：

本研究表明，Ti3AlC2 和 Ti3C2 纳米片是极具潜力的紫外非线性光学材料，其优异的 OL 性能使其在激光防护、光电探测等领域具有广阔的应用前景。

关键词： Ti3AlC2 纳米片, Ti3C2 纳米片, 非线性光学, 两光子吸收, 光学限制, 紫外波段, 深紫外波段, 激光防护, 光电探测