基于单一化学溶液实现铁电光学微腔的技术和铁电微腔中极化子量子态形成条件的研究

光学微腔是观测玻色-爱因斯坦凝聚现象和了解腔量子电动力学效应的最佳体系，高品质光学微腔的制作以及腔内光与物质相互作用规律的研究是当前最具活力的科学前沿。然而，表达腔模光子与活性介质基本元激发耦合强度的真空Rabi分裂能几乎是通过变温实验提取的；若腔的间隔层采用大电光系数的介电物质，则腔模频率的动态调谐或腔模光场与受限量子态之间的共振耦合可以方便地通过调节外加电场来实现。为此，本项目将以具有显著电光效应的铁电氧化物为材料，重点开发基于单一化学溶液制备铁电光学微腔的技术，并对裸腔的微结构、铁电与介电性能和光学特性进行分析；初步探索半导体量子点或量子阱与铁电光学微腔的有效键合、腔中极化子量子态的产生条件、极化子的光谱特征和能量色散关系等问题。项目研究成果对推动铁电物质在光子带隙工程领域的应用，加深对极化子量子动力学行为和规律的认识，以及在微纳光子学的研究源头形成系列核心知识产权等都具有重要意义。

光学微腔是观测玻色-爱因斯坦凝聚现象和了解腔量子电动力学效应的最佳体系，高品质光学微腔的制作以及腔内光与物质相互作用规律的研究是当前最具活力的科学前沿。本项目以具有显著电光效应的PZT和BST铁电氧化物为材料，获得了基于单一化学溶液制备铁电光学微腔的技术，分析了裸腔的微结构、铁电与介电性能和光学特性，弄清了半导体量子点或量子阱与铁电光学微腔的有效键合、腔中极化子量子态的产生条件、极化子的光谱特征和能量色散关系等科学技术问题，制备出PZT和BST铁电微腔，实现了腔模频率的动态调谐的偏压控制，确定了这类材料在低场下电光响应的类型和电光系数。目前，已发表或接收标注资助的SCI论文16篇，申请中国发明专利 6项，已授权3项。共培养博士研究生5名，其中3名已毕业，另外2名在读。基于低维周期性铁电光子材料制备科学与物性研究方面的发现，获得上海市自然科学二等奖1项。研究成果将有助于推动和促进集多功能于一体的铁电氧化物在光子带隙工程领域和量子通讯与信息处理方面的应用，有助于实现铁电材料的光、机、电一体化，也有助于在微纳光子学的研究源头形成系列核心知识产权，对深入了解极化子的量子动力学行为和规律具有重要科学意义。