微纳材料中的光—激子强耦合及应变调控研究

• 作 者: 孙芳芳
• 出 处: 曲阜师范大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 激子极化激元 荧光 光-物质强耦合 二硫化钼 二硒化钨 CdS纳米线 光传输损耗

微纳材料由于具有一些良好的光电性质而在很多领域得到了大量的研究,如,纳米光源、探测器、生物医学等。本文主要研究了半导体微纳材料中的光-物质耦合特性及光学特性的应变调控,包括氧化锌纳米晶须激子极化激元的荧光特性及动力学行为,应变型硫化镉光波导特性及MoS₂和WSe₂层状材料中的光-激子态耦合特性。论文主要内容如下:1.由于ZnO四角晶须的半径连续可调,这非常有助于我们研究Zn O激子极化激元的动力学特性。首先利用扫描电子显微镜（SEM）得到ZnO四角晶须的位置与半径的关系,这有利于对实验数据进行定量分析。之后利用我们自行设计和搭建的微区荧光光谱测试系统沿着半径渐变的锥形臂进行扫描,得到其半径调制的光谱并进行理论拟合。为了更好地探究激子极化激元的动力学行为,我们利用单光子计数时间分辨测试系统（TCSPC）测量了其不同位置处的荧光寿命。最后得到ZnO四角晶须激子极化激元的寿命主要由辐射衰减过程决定,且辐射寿命随样品表面-体积比的增加而线性降低的结论。2.我们采用机械剥离的方法将块体的二硫化钼和二硒化钨进行机械剥离并得到一定厚度的纳米片,进而得到自构型的平板（F-P）微腔。通过自行设计搭建的微区反射光谱测试系统研究了两种材料中激子和自构型F-P腔之间强耦合效应的区别。然后借助于耦合谐振子模型来拟合微腔模式与激子之间的色散关系。最终我们得到激子的拉比分裂值和振子强度。这为进一步研究层状材料提供了很好的平台。3.亚波长尺度下的光波导有很大的应用前景,比如用于芯片上以连接各种光学元件或实现逻辑运算等。我们研究了室温下由应变调控的弯曲CdS纳米线的光波导传输损耗。为了得到周期性弯曲CdS纳米线,我们首先提出了制备弯曲纳米线的方法,此方法既简单又有效且得到的弯曲纳米线比较稳定。为了清楚地知道行进距离和局部应变引起的带隙位移对光波导损耗的影响,我们还进行了无应变下直的纳米线光波导损耗测量和固定行进距离的动态弯曲纳米线光波导损耗测量。我们的研究表明,应变调制的半导体纳米线将为开发集成和柔性光电子器件以及灵活的多功能光学元件铺平新路。