《CuO/Cu2O納米線與銀混合結構在光電轉換中激子輸運特性研究》是依託蘭州大學，由王鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：CuO/Cu2O納米線與銀混合結構在光電轉換中激子輸運特性研究
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：王鵬
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
銅的氧化物半導體，包括了氧化銅（CuO）與氧化亞銅（Cu2O）,其帶隙範圍在1.2-2.2 eV，這一帶隙範圍的半導體能夠將儘可能多的太陽光轉化為激子而不會產生過量的熱，因此是極具潛力的太陽能光電轉換材料。對激子的產生和輸運過程進行控制是提高銅氧化物光電轉換效率的關鍵。金屬納米顆粒的表面等離激元可以與激子產生諧振作用，利用金屬納米顆粒的這種特性可以控制激子的光學過程。銀在300-1200 nm波長範圍內擁有最大的表面等離激元強度，其對銅氧化物激子的產生和輸運的控制機制目前尚未闡明，現有的報導只表明了Cu2O與Au核殼混合結構由於Cu2O較大的介電常數引起了Au光學特性的變化。本研究將設計與製備CuO/Cu2O複合納米線，並進一步研究CuO/Cu2O複合納米線激子的產生和輸運受Ag納米顆粒表面等離激元影響的機制，為其作為新型太陽能光電轉換器件和激子物理的研究提供基礎。
結題摘要
本項目基於銅氧化物（CuO和Cu2O）獨特的激子特性，研究了CuO納米線光電轉換性能，特別針對Cu2O納米線的激子特性開展研究（大的激子束縛能及長激子壽命），已知Cu2O的激子有四個激子系（包括yellow, green, blue, violet系），通過對Cu2O納米線的光致發光特性的研究，發現了在低維尺度下其Green系的激子發光特性不同於其體材料，首先在低維尺度下，green系激子表現出更好的光學躍遷性能，其主激子發射峰出現在2.36 eV附近，且在主發射峰的低能量邊存在一個聲子輔助的帶邊激子發光峰，Cu2O納米線在室溫下就可觀察到明顯的白色發光，其來源於出現的高能激子，主激子及紅色波長段的聲子輔助激子的複合發光。重要的是，單根Cu2O納米線中存在激子發光的諧振腔本徵模式，激子在納米線中產生諧振效應，在不同長度和直徑下，產生的激子本徵模式數量與模式能量間距有所不同。同時聲子輔助的帶邊激子發光峰也存在激子的本徵諧振模式，這個也應該由光學腔的諧振模式引起。 納米線中激子發光產生的諧振本徵模式對於研究室溫下激子光學性質以及激子與物質相互作用有重要意義，受光學諧振腔的影響，Cu2O納米線的Green系激子發射得到加強，同時其聲子輔助的激子發射也得到增強。Cu2O納米線激子的增強光學發射及光學腔本徵模式對激子光學器件的研究及與激子有關的量子光學研究都有潛在套用價值。
