單層氧化石墨烯的超快電子動力學特性及相干操控研究

《單層氧化石墨烯的超快電子動力學特性及相干操控研究》是依託山西大學，由高岩擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：單層氧化石墨烯的超快電子動力學特性及相干操控研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：高岩
• 依託單位：山西大學

項目摘要

單層氧化石墨烯中超快電子動力學決定了其作為碳基光電器件的主要性能。本項目立足於飛秒泵浦-探測技術研究單層氧化石墨烯的螢光光譜、透射光譜和拉曼光譜以揭示其中sp2與sp3雜化軌道電子的激發態壽命、弛豫時間以及團簇結構組成等超快動力學信息。通過精確控制兩束飛秒雷射脈衝的延時，測量獲得sp2與sp3團簇雜化軌道電子的相干時間。通過施加外電場研究sp2與sp3軌道電子轉移相互作用對單層氧化石墨烯超快電子動力學特性及相干效應的影響，實現對其有效操控。相關研究將為進一步製備基於單層氧化石墨烯的光量子器件奠定基礎。

結題摘要

單層氧化石墨烯中超快電子動力學決定了其作為碳基光電器件的主要性能。本項目立足於飛秒泵浦-探測技術研究單層氧化石墨烯的螢光光譜、透射光譜和拉曼光譜以揭示sp2與sp3團簇雜化軌道電子的相干時間。通過施加外電場研究sp2與sp3軌道電子轉移相互作用對單層氧化石墨烯超快電子動力學特性及相干效應的影響，實現對其有效操控。本項目圍繞超短脈衝雷射與單層氧化石墨烯相互作用展開如下方面的工作研究。（1）單層氧化石墨烯超快激子動力學的理論計算，通過第一性原理計算了單層氧化石墨烯sp2與sp3團簇雜化軌道的電子局域態密度分布。（2）單層氧化石墨烯超快激子動力學的實驗測量。通過精確控制兩束脈衝雷射的相對延遲分別測量sp2與sp3雜化軌道電子的激發態壽命、弛豫時間以及團簇結構組成等超快動力學信息。（3）外電場操控單層氧化石墨烯中sp2與sp3團簇雜化軌道的電子局域態密度分布的影響，從而對激子態壽命，弛豫時間等信息進行有效外部操控。實現激子弛豫時間從0.5 ps到2 ps的操控。本項目為設計和製備納米光電器件奠定堅實理論與實驗基礎。