《表面等離激元納米結構與器件的研製與高空間分辨表征》是依託北京大學，由朱星擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：表面等離激元納米結構與器件的研製與高空間分辨表征
- 項目負責人：朱星
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
運用微納加工技術製備新型表面等離激元（Surface Plamon Plaritons （SPP））納米結構與器件原型，運用自行研製的高空間分辨的近場光學顯微鏡（室溫與低溫環境）與近場局域光譜等技術，在納米尺度上操縱與研究半導體納米線、光學波導等的光學性質。探測樣品表面幾何特徵，表面波的形成與傳播，表面光散射，螢光與發射光譜及光的位相和偏振特性。利用表面等離基元偏振在金屬－介質體系中納米光波導中傳播的性質，研究集成光路的原型器件，探討其和微積體電路系統結合，製成集成納米光子-電子線路的可能性。利用有限時域（FDTD）方法模擬提高光在SPP波導中的耦合與傳播效率，納米光學天線的工作機理。結合高分辨光學近場的成像與近場光譜技術，揭示表面等離激元器件中電磁場的傳播、耦合、增強等基本物理問題，探索半導體量子阱、量子線等構成的微器件中的發光機理。
結題摘要
表面等離激元學是局域電子的集體振盪導致在金屬與介質表面的共振現象，納米尺度結構與表面等離激元（SPP）相互作用產生的新奇物理現象。 我們研製了新型表面等離激元納米結構與器件原型，運用自行研製的高空間分辨的近場光學顯微鏡與近場局域光譜等技術，進行了表面波的形成與傳播、SPP納米結構器件等研究。 在SPP在金屬納米結構中的聚焦增強、相位調製、法諾共振等基本特性，並利用納米光學天線和經典傳輸線理論，實現SPP增強波導等方面取得成果： 納米結構中的法諾共振新形式：首次在對稱破缺的銀納米圓盤結構中觀測到可見光波段的法諾共振(Fano resonance)現象，並證實了這種SPP的共振模式 納米天線與銀納米線間SPP的耦合和增強：利用傳輸阻抗匹配原理和高精度微納加工，有效地改進了光與SPP的耦合，獲得SPP發射強度達45倍增強 不同可見光頻段可調寬角度表面等離激元吸波器：由於周期性結構激發SPP，導致吸收峰的劈裂。運用圍繞理論分析，進行的解析計算，提出用於寬角度寬光波段的SPP吸波器，對於發展光收集器件以及熱發生器具有重要意義。 SPP誘導二硫化鉬單層結構相變：MoS2單層的2H結構相的MoS2具有半導體特性，而1T相的MoS2則呈現出金屬性，具有特殊的光電性質。用SPP在衰減過程中產生的熱電子成功實現了MoS2單層局域2H到1T的可逆結構相變， 新型二維平面材料SPP研究：將SPP和graphene/MoS2等新型二維平面材料相結合，研究並開拓了二維平面材料SPP研究領域,有效的增強石墨烯在中紅外波段的光吸收，使吸收率從低於3%增加到30% 與國外學者合作，研究了石墨烯表面等離激元學( Graphene Plasmonics)，利用金屬納米天線實現石墨烯增強光電探測，及利用SPP在衰減過程中產生的“熱電子”實現對石墨烯的有效電摻雜過程。 阿基米德螺旋微納結構中的SPP聚焦性質：利用FDTD模擬並與SNOM檢測結合，證明了利用相位分析阿基米德螺旋結構聚焦效應的有效性.利用不同螺距及不同圓偏振光的照射下,探測到了相應的渦旋光場。 完善了掃描近場光學顯微鏡,獲得中國專利授權兩項。 在國際重要期刊Adv Mater, Nano Lett, Phys Rev B, Appl Phys Lett, Plasmonics發表成果。 項目組成為在納米光學和表面等離激元學領域有國際影響的團隊
