皮秒激光诱导硫系相变材料相变机理及多阶光学性能研究的任务书.docx

皮秒激光诱导硫系相变材料相变机理及多阶光学性能研究的任务书
任务书
任务背景：
随着科学技术的不断发展，材料科学领域在过去几十年里取得了长足的进步，其中相变材料的研究引起了人们的广泛关注。相变材料可以通过温度或压强改变其晶格结构和物理性质。可以用于实现计算机储存，热管理和感测应用等。其中硫系相变材料是当前研究的热点之一，因为它具有超快的相变速度和优异的光学性能。尤其是硫系相变材料中的单晶，个别晶面反射率和吸收率有较大差异，因此具有光学各向异性和极高的偏光灵敏度，有望在快速相变及高精度光学器件中有重要应用。
然而，当前硫系相变材料在激光诱导相变研究领域还存在着一些挑战和问题。如，在运用激光进行相变过程中，目前多数所采用的光脉冲的时间尺度较长，对于硫系相变材料中超快相变过程难以充分的研究理解。而且，许多关于硫系相变材料的光学性能的研究都是基于一个平面单晶进行的，缺乏多晶和多晶异向性方面的研究。因此，在这样的背景下，急需开展对硫系相变材料中相变机理和多阶光学性能的研究，以期解决相关问题。
任务目标：
本次任务旨在利用皮秒激光和相关的光学工具，研究硫系相变材料的相变机理及多阶光学性能，解决目前硫系相变材料中的一些未解决的问题。具体包括以下几个方面：
1、在皮秒激光作用下研究硫系相变材料中的相变过程，着重分析超快相变机理，并探究超快相变与材料的其他性质之间的联系。
2、对硫系相变材料的多晶异向性表现、反射率和吸收率等光学性能进行研究，并对其光学各向异性和极高偏光灵敏度的表现进行分析。
3、通过材料制备、物理性能测试和原位硫系相变材料观察等方面方法，研究硫系相变材料的结构演化和相变机理，不局限于二硫化碳等单一材料种类。
4、基于所研究到的硫系相变材料的相变机理和光学性能，探究在相变过程中可能涉及的热力学和物理机制，并结合材料在光电子领域的见识，探究硫系相变材料在光电子器件等高科技领域的潜在应用价值。
任务计划：
任务的实施过程将包括以下几个步骤：
第一阶段：对相关文献进行详细阅读和分析，保证对当前研究所涉及到的各个方面有足够的掌握和理解。并进行实验室设备的了解和掌握，为后续实验做好充分准备。
第二阶段：根据实验条件和已有理论基础，设计相应的实验方案。实验方案应考虑到硫系相变材料的制备、实验条件、数据和信号采集以及数据分析等各个方面。
第三阶段：实验操作，执行已制定的实验方案，并根据实验结果进行数据分析和文字化处理，重点关注硫系相变材料的相变机理和多阶光学性能的研究。
第四阶段：找到硫系相变材料在光电子器件上的应用，着重探寻硫系相变材料相变速度以及硫系相变材料多晶和多晶异向性的优点在光学器件应用上的潜在应用价值。
任务成果：
本次任务的重要成果包括：
1、对硫系相变材料相变机理和多阶光学性能的详细研究及理解，能够为相关领域的研究提供新的思路和方向。
2、针对硫系相变材料的制备、物理性能测试和原位硫系相变观察等方面所得到的实验数据和结果，提高对硫系相变材料结构演化和相变机理的研究了解。
3、通过对实验所得到的数据和结果的分析，提出硫系相变材料在光电子器件上的潜在应用价值，对于相关领域的研究和应用具有重要参考价值。
参考文献:
1.Liu,S.,Zhai,Y.,Su,C.,Wang,F.,&Wang,Z.(2019).Ultrafastphasetransitioninbulkcinnabarmercurysulfideinducedbypicosecondlaserpulses.JournalofPhysicsD:AppliedPhysics,52(31),315303.
2.Lü,X.,Meng,F.,Zheng,X.,Kou,S.,Chen,C.,&Zheng,L.(2018).Phasetransitionofbulkcinnabarinducedbyfemtosecondlaserpulses.Opticsletters,43(20),4977-4980.
3.Gholamipour,R.,&Soltanolkotabi,M.(2019).Theoreticalstudyoftheopticalpropertiesofbulkandmonolayercinnabar(α-HgS)uponpressureandtemperaturechanges.PhysicaE:Low-dimensionalSystemsandNanostructures,108,221-227.