【摘 要】
：
法布里-珀罗（Fabry-Perot cavity,F-P）微腔是一种精密光学系统,其内部具有极小的体积,并且能够形成腔镜结构,可以限制光场,使微腔内部光子态重新分布。在微腔内嵌入半导体材料后,激发光激发产生激子,腔内产生激子和光子的耦合效应。考虑到微腔内的耦合强度与嵌入材料的光学特性密切相关,因此选择合适的嵌入层可以优化腔内空间结构,提高耦合强度,有利于进一步研究强耦合的动力学特征。耦合强度对卤
论文部分内容阅读
法布里-珀罗（Fabry-Perot cavity,F-P）微腔是一种精密光学系统,其内部具有极小的体积,并且能够形成腔镜结构,可以限制光场,使微腔内部光子态重新分布。在微腔内嵌入半导体材料后,激发光激发产生激子,腔内产生激子和光子的耦合效应。考虑到微腔内的耦合强度与嵌入材料的光学特性密切相关,因此选择合适的嵌入层可以优化腔内空间结构,提高耦合强度,有利于进一步研究强耦合的动力学特征。耦合强度对卤素成分较为敏感,因此本课题选用准二维钙钛矿作为嵌入材料。区别于三维材料,能够在微腔中发生更强的耦合。另外,大多数半导体材料一般会在低温下发生内部激子和外部光子的耦合效应,而钙钛矿材料在室温下就能表现出较为明显的激子-光子的耦合,故而选用钙钛矿材料是研究室温下强耦合机制的良好对象。本文旨在嵌入二维钙钛矿层后,研究F-P微腔内部的强耦合效应。当强耦合发生时,激子与光场的耦合强度要大于被弛豫的速率,这时会发生原子基态与激发态的拉比震荡,在超快时间光谱中的表现为耦合峰的拉比劈裂,同时形成半光半物质状态的激子极化激元（Exciton-Polaritons）。以此为根据,本课题拟通过搭建飞秒泵浦系统,探测二维钙钛矿和F-P微腔复合体内部的稳态光谱、瞬态光谱及相干动力学,研究的主要内容如下:1、首先,对光学微腔的发展历程和发展瓶颈进行了讨论,概述了光学微腔体系的结构特性和腔内强耦合效应的产生原理,并介绍了激子效应和极化激元的发生机制;接下来,本文讨论了嵌入介质,即钙钛矿材料的结构特点、光学性质以及二维钙钛矿材料的应用优势;对于飞秒泵浦探测技术的原理进行了介绍,分析了二维钙钛矿-F-P微腔复合体的结构特征和光学特性。2、在微腔设计方面,我们采用蒸镀法和旋涂法制备五层结构的二维钙钛矿和法布里-珀罗光学微腔的复合体,准二维钙钛矿（PEA）2（MA）Pb2I7被嵌入在第三层。通过旋涂PMMA隔离钙钛矿层和F-P微腔的银镜面层,这种设计既增强了光程稳定性又有效地防止了钙钛矿同F-P腔内银镜面间荧光猝灭的发生。经过设计和实验,最终得到结构稳定的二维钙钛矿-光学微腔复合体。3、通过稳态反射和荧光光谱表征二维钙钛矿在光学微腔内的基本光学性质,和银平面上二维钙钛矿的表现相比较,以证明强耦合的发生;拟发现在不同腔模式下的耦合结果,表明半光子和半激子的高能、低能激子极化激元满足反交叉色散关系,进一步证明强耦合的真实性,拉比劈裂高达142me V。4、通过超快光谱技术研究二维钙钛矿-光学微腔复合体的瞬态光谱和杂化激子动力学过程。F-P微腔内和银平面上二维钙钛矿的瞬态光谱比较显示,基态漂白峰出现了明显劈裂,与稳态结果完全对应;另一方面,通过动力学比较,可以发现半光子和半激子的极化激元继承了纯钙钛矿激子的自旋极化特性,遵循圆偏振光学选择定则;同时,在微腔中,比较激子动力学自旋极化和弛豫时间和纯钙钛矿的激子弛豫时间,拟证明腔可以增强激子间的相互作用。
其他文献
开发灵敏度高、检测限低、检测范围宽的高性能电化学传感器实现对生物小分子的检测具有重要意义。玻碳电极具有导电性好、化学性质稳定、气体无法通过电极、纯度高以及表面容易再生等优点,作为电化学传感器工作电极得到了广泛的应用。由于原始的电极无分子识别能力、响应信号低,难以灵敏检测生物小分子,通过纳米材料修饰电极可以有效改进裸玻碳电极的不足,如何设计和选择修饰电极纳米材料尤为重要。本文中利用Ti3C2Tx大的
随着气候变化以及用户对建筑功能需求的增加,三大社会能耗中建筑能耗所占的份额以较快的速度逐年增加,各国都将建筑能耗控制作为制定能源政策的主要目标。建筑能耗主要来自建筑设备连续运行产生的能耗,这不仅增加用户的能耗成本,同时温室气体排放量的升高也会影响室内舒适度。因此,制定有效的控制策略以实现能源节约并让用户感到舒适成为建筑领域的重点研究内容。本文考虑面向连续动作空间的建筑能耗控制问题,利用深度强化学习
厌氧消化被认为是一种稳定和减少有机废弃物的可持续技术,在污水与固废处理中得到了广泛应用。然而,厌氧消化系统存在一些技术挑战,如消化过程中的低产气量、低甲烷含量和消化系统不稳定。生物炭已被证明可以通过调节系统的缓冲能力、提高微生物活性等来强化消化系统产气性能。因此如何提高生物炭强化厌氧消化性能的能力,是一项值得研究的问题。本课题基于生物炭强化厌氧消化技术,开展菌渣生物炭制备、磷酸改性、纳米零价铁的负
氮极性（N-polar）GaN基高电子迁移率晶体管（HEMT）与传统镓极性（Ga-polar）GaN基HEMT相比,具有欧姆接触电阻低、二维电子气（2DEG）限制能力强等优势,在大功率微波功率晶体管、CMOS逻辑门电路、超高速数字信号集成电路与系统等方面应用潜力巨大。目前,氮极性GaN基HEMT仍处于初期发展阶段,一些关键基础问题亟待解决,如高质量氮极性氮化物材料制备技术、氮极性GaN/AlGaN
光电探测器作为探测光信号直接转换为电信号从而获得物体信息的装置,在军事航天、环境监测、生物成像等领域都具有重要的应用前景。目前,基于Si、Ga N等无机半导体材料的光电探测器在制备工艺上十分成熟,并广泛商业化。但是近些年来,柔性、微型集成光电领域异军突起,寻找适配程度高、光电特性优良的新型半导体材料成为急于解决的问题。钙钛矿材料由于其优异的光学参数,引起了人们的广泛关注。相对于传统无机半导体材料,
随着社会信息化进程的不断推进,大数据、云服务和移动应用程序等现代通信业务驱动着光通信技术的高速发展,数据中心、高性能计算机的出现也对通信容量提出了更高的要求。硅基光子芯片凭借其结构尺寸小、与传统半导体工艺兼容、高带宽等特点已经逐渐成为集成光学领域的重点研究方向,在数据中心、高性能计算机等应用领域具有重要的研究意义及广阔的发展前景。伴随着硅基光子芯片的高速发展,二维集成的硅基光子芯片的集成度已经达到
AlGaN基深紫外发光二极管（LED）相较于传统的紫外光源,具有环保、尺寸小、寿命长以及发光波长可调节等优点。因此,AlGaN基深紫外LED在空气和水的净化、生物医学检测、固态照明等领域具有巨大的发展潜力以及广阔的市场前景。然而,AlGaN基深紫外LED目前仍然存在外量子效率偏低、有源区载流子限制能力较差、p型掺杂困难、制备工艺复杂等问题,这使得基于AlGaN基深紫外发光器件的发展陷入了瓶颈。为了
紫杉醇（PTX）是一种天然产物抗癌药物，是一类二萜紫杉烷类药物的代表。紫杉烷类药物是如今被用作针对多种癌症的最常见化疗剂。紫杉醇可以通过促进微管的形成和稳定性来抑制细胞周期G2/M期肿瘤细胞的分裂，美国食品药品监督管理局（FDA）已批准PTX用于治疗乳腺癌、肺癌和卵巢癌等多种癌症。纳米技术联合紫杉醇大大提高了复杂和致命疾病的治疗效果。本文主要综述了紫杉醇的基本化学信息、在癌症中的应用以及联合纳米技
人类社会迄今为止的经济发展很大程度上建立在对传统化石能源开发利用的基础上。随着化石能源储量的逐步降低,加之开采与使用化石能源过程中产生的环境问题,人们将探索的目光投向清洁可再生能源领域。太阳能电池可以将太阳能这种清洁能源直接转化为电能,因此具有重要的战略研究意义。其中有机无机杂化铅卤钙钛矿太阳能电池,有着成本低、制备工艺简单、能量转化效率高等优点,成为近年来国内外专家学者的研究热点。钙钛矿薄膜的形
随着物联网技术的飞速发展和第四次工业革命的到来,传感器的使用数量和性能需求日益提高,传统的传感器已经难以满足当下发展需求。微波传感器由于灵敏度高、制造成本低以及测量过程简单等优点,已经被广泛应用在工业、生物以及电子领域,在这些领域中,需要使用微波传感器对材料的介电常数进行精确检测。为了满足应用的需求,微波传感器需要在实现高灵敏度检测的同时进行小型化设计,超材料技术为设计更高灵敏度和更小尺寸的微波传