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纳米光子学是关于纳米尺度的光子学特性及其应用的研究,由于相关材料在纳米尺度具有独特的光学特性和潜在广泛的应用前景而成为当前的研究热点之一。纳米光子学的研究主要包括两个方面:研究光在纳米尺度材料内的特殊性质和研究纳米光子器件的独特应用。
表面等离激元光子学是纳米光子学领域的一个新兴学科。利用金属纳米结构的独特光学性质,我们可以实现对光在纳米尺度内的有效操控,这为光子器件的微型化和光子电子器件的集成化提供了有利条件。压电光电子学是基于具有压电效应的半导体纳米材料来研究光与压电效应相互作用的前沿学科。利用压电光电子学原理我们可以实现光对输出电信号的调控,也可以实现机械输入对光信号发射的调控。这些独特的性质使得压电光电子学在诸如人机交互、纳米机器人中的传感和驱动、智能个性化电子签名以及智能微机电/纳米机电系统等领域中有着潜在的广泛应用前景。
本论文研究内容主要包括:(1)研究了一维纳米材料,包括以银纳米线为主的金属纳米线和以氧化锌为主的半导体纳米线的制备,(2)单根银纳米线的表面等离极化激元传输特性及可控结构中表面等离极化激元传输对于偏振依赖性的研究,(3)表面等离极化激元在银纳米线中的传输损耗及在弯曲银纳米线中的弯曲损耗研究,(4)基于氧化锌半导体纳米线的压电光电子效应及其在提高光探测灵敏度上的应用研究。
本论文的主要研究成果包括:(1)研究了银纳米线中表面等离极化激元的传输损耗及在弯曲银纳米线中的弯曲损耗,发现弯曲损耗随弯曲半径的减小呈指数增大,并研究了弯曲损耗与纳米线直径和入射光波长的关系,(2)研究了氧化锌纳米线的压电效应对于提高光探测灵敏度的作用及压电效应对于发光的调制作用,以及(3)发现了一种通过碱性溶液的聚集作用来制备二氧化钛海胆状结构的简单易行的方法,并研究了这种操控形貌结构的方法对于提高太阳能电池效率的作用。