基于飞秒激光纳流控技术实现量子点/微腔复合体系光场调控研究

基本信息
批准号:61675219
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:董红星
学科分类:
依托单位:中国科学院上海光学精密机械研究所
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:姜雄伟,居永凤,陶桂菊,李京周,牟南历,白正元,虞杰
关键词:
微结构半导体材料光学微腔耦合效应光场调制
结项摘要

The development and investigation of the novel radiation source/microcavity composite system, the analyses of the coupling effects of the composite system, and the realization of the low-dimensional, continuous, effective optical control in a wide range have been become one of the hot topic in the field of micro-nano photonics. In this project, mesoporous SiO2 glass is used as the composite media. We will construct the micro-nanofluidic channels and optical microcavity with a specific geometry structure and size by introducing advanced three-dimensional femtosecond laser direct writing technique and the microfluidic technology. The colloidal quantum dots are combined with the microcavity by the nanofluidic channels using the siphon effect. We investigate the optical coupling effect, kinetic spectroscopic properties and the optical amplification effect of the quantum dots modulated by the microcavity by using the multi-dimensional resolved spectroscopic technique and the time-correlated single photon counting technique. Combined with the theoretical simulation, we will clarify the physical nature of the light-matter interaction in the cavity environment. Through this project, we expect to explore a breakthrough in the technological and physical investigation of the composite microcavity system. And, the study can provides the theoretical and experimental support for the future development of cavity-based optoelectronic devices.

研究和开发新型外加辐射光源/微腔复合体系,实现宽波谱、多波长、易调谐的光场低维调控,解析复合体系光场耦合物理效应,已成为微纳光子学领域最受关注的热点课题之一。本项目拟引入先进超快飞秒激光三维直写技术和纳流控技术,以多孔SiO2玻璃为复合介质,构建微流-纳流通道和具有特定几何形状、尺寸的微腔结构;以II-VI族核壳结构胶体量子点为外加辐射光源,利用虹吸效应,通过纳流通道,进行液态胶体量子点的输运和复合,实现量子点/微腔复合体系;利用多维分辨显微荧光探测技术和时间关联单光子计数技术,研究单个复合体系光场耦合效应、光谱动力学效应及微腔调制量子点光放大效应,结合理论模拟,阐明光-物质微腔体系耦合效应物理本质。期待研究结果在微腔研究相关的技术应用和基础物理探索方面有所突破,为未来微腔基光电子学器件开发应用提供理论和实验支持。

项目摘要

本项目是基于超快飞秒激光三维直写在微纳结构加工方面的技术特点,针对II-VI 族胶体量子点在紫外-可见较宽发光范围可调谐的优异光学性能,结合微纳结构光学微腔研究理论,创新性引入纳流控技术,通过飞秒激光三维直写,在介孔SiO2玻璃基质内部构建微流-纳流三维结构及光学微腔结构,然后将II-VI 族核壳结构胶体量子点输运复合进SiO2 玻璃基质,实现新型胶体量子点/微腔复合体系,进而系统开展微腔调制的量子点光谱特性、光谱动力学特性及光放大效应研究,解析复合体系光场耦合效应的内在物理机制,实验上直接实现了宽带可调谐的量子点荧光调制信号,解析量子点尺寸、种类、填充复合因子及微腔品质对光谱调制的影响,并结合理论分析,深入理解复合微腔所诱发的各种新奇现象的物理本质,探寻针对宽波谱、多波长光场低维有效调控手段,力争在胶体量子点/微腔耦合相关的技术应用和物理探索方面有所突破。基于本项目研究期间获得的一系列研究结果,在该领域著名期刊Nature Communications, Nano Energy, Laser & Photonics Reviews, Nano Letters等发表学术论文,获得国内外同行的较高认可和关注。此外,基于该项目我们和本研究领域多个知名课题组,如复旦大学周磊老师课题组,华东师范大学谢微课题组,华中科技大学周伟航老师课题组等建立深入密切的合作关系。另外,基于本项目的研究工作,培养4名博士研究生和2名硕士研究生,其中3名博士研究生获得中科院院长奖(特别奖和优秀奖)、国家奖学金、宝钢优秀学生等奖学金的支持。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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