《金屬-半導體複合納米結構的光學雙穩機理研究》是李建波為項目負責人，中南林業科技大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：金屬-半導體複合納米結構的光學雙穩機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李建波
- 依託單位：中南林業科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
金屬-半導體複合納米結勸慨匪構的光學雙穩特性是非線性光學的研究熱點之一，在納米功能器件的設計方面具有很大的潛在套用價值，然而複合納米結構的光學雙穩機理尚不明確。本項目擬採用理論計算和良夜實驗證明相結合的方法，針對金屬-半導體複合納米結構的光學雙穩機理展開深入研究。在理論上用解析法推導在實際情況下金屬-半導體複合納米承棵膠阿結構在強泵浦場和弱探測場作用下的激子粒子數和非線性吸收係數表達式，研究她臭挨光學雙穩產生的一般條件，給出結構參量、激發條件等因素與激子粒子朽想再槳數和非線性吸收雙穩閾值的關係；在理論指導下，製備金屬-半導體複合納米結構樣品，利用高解析度的泵浦-探測測試系統驗證樣品的光學雙穩態。通過理論和實驗研究，闡明複合納米結構的光學雙穩機理，提出光學雙穩的調控方法，為基於光學雙穩的量子器件的設計提供科學依據。
結題摘要
光學雙穩在光學器件設計和量子墓閥試信息領域具有極為重要的意義。我們利用量子力學的方法重點研究了金屬-半導體複合納米體系、納米振子體系、半導體量子點-光子晶體納米腔體系、金屬欠牛酷-納米振子體系的光學雙穩特性。（1）在“預研”工作中發現，金屬納米顆粒-半導體量子點複合納米分子中高效的四波參量放大可以通過調節泵浦場的頻率、強度和顆粒間距來實現。其相應的探測波增益可以在[1, 1.43×10^5]區間內連續可調。最大的增益出現在三光子共振位置。（2）設計了一個基於金屬-半導體複合分子體系的光學雙穩器件。該體系中的光學雙穩效應可以通過改變泵浦場的偏振方向來實現開與關，雙穩閾值的大小與泵浦場強度、頻率、偏振方向以及顆粒間距緊密相關。（3）研究了一個與納米機械振子體系相互作用的金屬納米顆粒-量子點複合納米體系的四波混頻回響和光學雙穩特性。基於激子-等離激元相互作用，四波混頻信號將會被極大地抑制和展寬。對於一個給定的泵浦強度和顆粒間距，增強激子聲子相互作用可以提高雙穩的四波混頻信號出現的幾率。（4）通過理論計算發現單膜的MoS2納米振子中不存在光學雙穩行為。研究了光在該振子體系中的傳播快慢特性。快光和慢光的開與關以及快光和慢光的轉換可以通過調節泵浦場頻率和強度來實現。（5）研究了半導體量子點-光子晶體納米腔耦合體系的雙穩的四波混頻回響。描繪出了在系統參量空間的雙穩相點陣圖。僅僅通過調節激發頻率或泵浦強度可以輕鬆實現對雙穩效應的開和關。（6）研究了在金屬納米顆粒-單膜MoS2振子複合體系中激子-聲子和激子-等離激元相互作用對雙穩信號的影響。描繪出了在系統參量空間中的雙穩相點陣圖。與激子-聲子相互作用相比較，強的激子等離激元相互作用在雙穩的產生方面起主導作用。調節顆粒與振子的間距可以改變雙穩區間的大小。（7）在實驗上，成功製備了與理論模型接近的Au-CdS和Au-PbS樣品，並初步研究了其光學特性。有望在實驗上證明這類複合結構具有光學雙穩特性。
