《基於貴金屬納米結構的ZnO回音壁微腔雷射輻射特性研究》是依託華中科技大學，由楚盛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於貴金屬納米結構的ZnO回音壁微腔雷射輻射特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楚盛
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
ZnO 納米碟回音壁微腔雷射器是一種優秀的微小雷射光源，它的優勢在於極低的閾值增益和高的腔品質因數，在未來大容量存儲器件、光通信和計算、以及細胞生物醫學和量子信息領域等有巨大前景。而如何理解微腔與物質的相互作用，提高外場與諧振腔的耦合，以及增強其發光效率是ZnO微納雷射走向套用的關鍵所在。本課題提出一種使用自組裝的規則貴金屬納米顆粒表面電漿效應調控ZnO納米碟回音壁微腔的新方法，並擬展開系統研究。將採用氣相傳輸法製備高質量的ZnO納米碟結構，在其表面使用真空沉積和退火的方法外延生長三角形或六角形的貴金屬納米顆粒。研究貴金屬修飾的ZnO 納米碟複合諧振腔的各種光學特性，並利用泵浦-探測技術探索其超快動力學回響，揭示貴金屬和半導體之間相互作用的機理。在上述基礎上，著重研究在不同種類、尺寸、分布的貴金屬顆粒調控的單光子或雙光子雷射輻射特性，以期獲得低能量閾值、高發光效率、高光束質量的雷射。
結題摘要
本項目圍繞著基於半導體納米線光源極其等離基元調控開展研究，在研究內容上對原計畫進行了適當的調整和拓展：在納米線的材料種類上，加入了InN納米線等；在納米結構表面等離基元調控方面，加入了金屬核殼納米結構的光譜及變色特性的研究。取得了重要研究進展，相關研究成果均發表在納米材料、套用物理及光學領域國際重要期刊上，包括1篇ACS Nano, 1篇Scientific Reports、1篇Advanced Optical Materials、2篇Nanotechnology、1篇CrystEngComm等8篇論文。其中，在系統研究單根ZnO納米線光學特性的基礎上，首次在ZnO回音壁納米微腔中實現了表面等離基元調控下的雷射輻射。結果表明，金、銀納米顆粒對於ZnO納米盤雷射發射行為有較大的促進作用。例如與無任何金屬納米顆粒修飾的ZnO納米盤雷射器相比，經過銀修飾的納米盤的雷射閾值從700 kW/cm2下降到了210 kW/cm2。這說明貴金屬納米顆粒可以有效的降低ZnO納米盤雷射器的雷射發射閾值。該結果發表在國際主流刊物Nanotechnology上，並稱為當期的封面論文。另外，首次在在Ag/Au 核殼結構納米顆粒中使用電化學沉積的手段實現光譜調控，發表於Advanced Optical Materials並被選為當月的封面插頁，後續工作在此基礎上實現了電調控顏色的“機械變色龍”，該結果最近被ACS Nano接收。在該項目支持下，培養博士生4名，碩士生2名，從總體上講已達到預期目標。關於貴金屬與半導體納米顆粒複合結構的製備及其相互高效耦合機理的研究仍在深入進行，部分研究正在論文撰寫當中。
