银纳米结构与激子的相互作用及其调控研究

发布时间：2024-05-29 00:35

　　集成光路具有抗电磁干扰能力强、集成度高、传输速度快、和保密性强等特点,在量子开关、量子逻辑门、量子存储器和全光通讯等领域具有极其广阔的应用前景。但传统光学器件无法突破光学衍射极限,表面等离激元是局域在金属和介质交界面的电磁波,能够突破光学衍射极限,并对局域电磁场有极大的增强作用,是在纳米尺度上增强光与物质相互作用和实现集成光子器件的最佳选择。本文主要研究银纳米结构与激子的相互作用,它们之间的相互作用主要分为弱相互作用和强相互作用。本文主要的研究内容主要包括以下几个方面:1.通过化学合成的方法合成量子点-二氧化硅-银纳米线的复合纳米结构,并搭建了荧光强度和寿命扫描系统,并利用该系统对复合纳米线进行扫描,得到了在不同激发光偏振激发的情况下复合纳米线的双光子激发荧光强度二维分布图和荧光寿命。通过调整激发光偏振平行或垂直于复合纳米线轴线,复合纳米线上的量子点的双光子激发荧光强度图呈现不同的表面等离激元模式分布并且在不同偏振情况下它们的辐射衰减速率不同。这种量子点的双光子荧光强度和衰减速率依赖于入射光偏振的现象是由于量子点双光子激发荧光的衰减过程受到复合纳米线的局域表面等离激元模式和传输表面等离...

【文章页数】：113 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 表面等离激元的基本原理
        1.2.1 表面等离激元的发展历史
        1.2.2 金属-介质单界面上的表面等离激元
        1.2.3 表面等离激元的主要应用
    1.3 激子与表面等离激元的相互作用
        1.3.1 半导体量子点与表面等离激元的相互作用
        1.3.2 有机荧光染料分子与表面等离激元的相互作用
        1.3.3 过渡金属二硫化物与表面等离激元的相互作用
    1.4 本论文的主要内容
第二章 金属纳米颗粒与激子耦合的基础理论
    2.1 亚波长金属颗粒的标准模型
    2.2 耦合谐振子模型
        2.2.1 两个耦合谐振子模型
        2.2.2 金属纳米颗粒与激子耦合的两个耦合振子模型
        2.2.3 金属纳米颗粒与多种激子耦合的耦合多谐振子模型
    2.3 金属纳米结构与激子的强耦合
    2.4 本论文中所用数值计算方法:时域有限差分法(FDTD)
    2.5 本章小结
第三章 银纳米线的基于量子点的双光子激发荧光的偏振相关的等离激元模式成像
    3.1 引言
    3.2 荧光强度和寿命扫描显微系统实验系统的构成
    3.3 基于量子点的双光子激发荧光的偏振相关的等离激元模式成像
        3.3.1 实验样品描述
        3.3.2 量子点的双光子荧光光谱和荧光寿命的测量
        3.3.3 不同激发偏振下量子点的双光子激发荧光强度分布与其对应的复合纳米线中的波导模式
        3.3.4 量子点-二氧化硅-银纳米线复合纳米线中的能量和转移
    3.4 本章小结
第四章 单个银纳米结构与J聚体和WS₂的多模强耦合
    4.1 单个银纳米三角与J聚体和WS₂的多模强耦合
        4.1.1 多模强耦合中的耦合谐振子模型
        4.1.2 结构描述和仿真参数
        4.1.3 结果及讨论
    4.2 银纳米圆环与Frenkel激子和Wannier-Mott激子之间的强耦合
        4.2.1 结构描述
        4.2.2 单个银纳米圆环与Wannier-Mott激子之间的强耦合
        4.2.3 单个银纳米圆环与Frenkel激子和Wannier-Mott激子之间的多模强耦合
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 研究内容和主要结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者攻读学位期间发表的学术论文



本文编号：3983832