《基於超穎材料電漿激元的可控發光研究》是依託南開大學，由任夢昕擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於超穎材料電漿激元的可控發光研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：任夢昕
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本課題將立足於金屬超穎材料在納米集成方面所具有的優勢，利用其中電漿激元對於電磁場能量的納米局域與操控能力，通過與發光材料的極強相互作用實現發光性質（強度或偏振等）的納米尺度調控。本課題將利用電子束曝光或聚焦離子束刻蝕等技術手段製備超穎材料；通過光譜測量及數值計算等手段，分析超穎材料在電磁波激勵下的共振特性及其物理機制,揭示電漿激元場與發光材料相互作用機理；實現電漿激元對於介質發光效率的調節並分析其物理機制；利用電漿激元共振的偏振特性及其同光子態密度分布的對應關係實現發光偏振性質的調控。本課題的實施將為實現光源性能的納米尺度調諧，研發實用型納米光源，進而推進信息系統納米集成化提供必要的理論及實驗基礎。
結題摘要
現代信息系統中，光源作為源頭部件，負責信號載體的產生，在顯示、通信、存儲及檢測等環節發揮著不可或缺的作用。多年以來人們已經研發出多種納米發光材料，而要真正實現納米光源並套用於未來信息系統中，首先必須能夠按照一定的需要對於材料發光性質進行納米分辨的直接控制與調節。本課題立足於金屬超穎材料在納米集成方面所具有的優勢，利用其中電漿激元對於電磁場能量的納米局域與操控能力，通過與發光材料的耦合相互作用，實現在納米尺度下對於發光強度、偏振等性質的調控。在青年科學基金的資助下，通過三年努力，我們在超穎材料中電漿激元可控發光的物理機制、實驗製備和共振調控方面進行了系統研究，取得了一系列創新性研究成果，在國內外重要期刊發表SCI論文8篇，其中包含Nano Letters、Light: Science & Applications 各1篇；基於項目研究成果申請發明專利11項，其中2項已經獲得美國專利授權，並多次在學術會議上進行報導，引發了一定關注。主要的研究成果如下： 1 利用等離激元納米天線超穎材料陣列同半導體量子點間的散射共振受迫耦合效應，實現了對於量子點的發光性能調控，實現了線偏振度達90%以上的偏振光直接發射。並且利用等離激元的場增強效應，該光源的發光效率與亮度明顯高於玻璃基底上量子點的直接發光。同時實驗中發現該光源的輻射特性（如發光波長、偏振度水平等），可以簡單的通過改變光學天線的尺寸參數進行有效的調控與設計，這是超越傳統光源特性上的一個巨大優勢。該研究結果有望套用於未來高集成度、微小尺寸偏振光源及其相關器件的研發與製造中。 2我們分別在非線性、結構尺寸、應變、位移等方面，研究了實現等離激元微納結構等離激元共振及光學效應動態調控的方法，從實驗上探索了實現電漿激元體系發光特性動態調控的可行性。特別是我們設計與加工了一種新型人工微納共振複合材料，通過實現其中納米非線性介質材料、微納結構電磁場共振以及偏振效應三者的耦合共振新效應，實現在弱光條件下等離激元共振偏振特性的大幅度調控，在僅4mW綠光激發下可實現光波橢偏度與極角達17°與24°的非線性動態調控。另外我們還研究了超穎材料單元結構特性在其手性光譜特性展寬方面的作用，同時利用結構應變及位移實現了對於超穎材料等離激元共振光譜的調控。 本課題的研究成果，對於實現未來納米集成信息處理系統的研發具有重要的科學意義與套用前景。
