金属微结构类电磁诱导透明增强MoS2光吸收研究

基本信息
批准号:61705186
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:陆华
学科分类:
依托单位:西北工业大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:元晴晨,田睿娟,常康,殷瑞
关键词:
光电转换效率光电流二硫化钼金属微结构光吸收增强
结项摘要

Two-dimensional (2D) materials inject tremendous vitality into the new-generation optoelectronic technologies and devices due to their excellent optoelectronic properties, and become a new and hot research topic in various fields, especially in Micro/Nanophotonics. However, the structures of ultra-thin atomic or molecular layers result in the very low light absorption efficiency for 2D materials, which is unbeneficial to the development of high-performance optoelectronic devices. Surface plasmons (SPs) in metallic microstructures can enhance light absorption efficiency of 2D materials, however, the enhancement level is limited by the intrinsic loss of SPs. The analog of electromagnetically induced transparency (EIT) can effectively reduce the light absorption of metallic microstructures, which is helpful to solve the above problem. This project aims to take molybdenum disulfide (MoS2) as an example and study the enhancement of light absorption efficiency of 2D materials based on the analog of EIT in metallic microstructures. The main research contents in this project: (1) Design of new metallic microstructures easy for MoS2 optoelectronic detection, the analysis of mode coupling, as well as new ways and new mechanisms of the generation of the analog of EIT; (2) Physical model and physical mechanism of light absorption enhancement in MoS2 assisted by the analog of EIT in metallic microstructures; (3) Response properties of light absorption enhancement and optoelectronic detection of MoS2 based on the analog of EIT in metallic microstructures. The research outcomes will contribute to the discovery of new mechanisms of light-2D materials interactions and provide a new avenue for the development of novel high-performance optoelectronic devices.

二维材料优越的光电特性为新一代光电子技术与器件的发展注入了巨大活力,成为微纳光子学等领域新的研究热点。然而,超薄原子或分子层结构导致二维材料的光吸收率较低,不利于高性能光电子器件的开发。金属微结构表面等离激元可增强二维材料光吸收率,但增强能力受到表面等离激元固有损耗的限制。类电磁诱导透明可有效减少金属微结构对光的吸收,有助于解决上述问题。本项目拟以二硫化钼(MoS2)为例,研究金属微结构类电磁诱导透明对二维材料光吸收率的增强,拟开展的主要研究内容:①易于MoS2光电探测的新型金属微结构设计、模式耦合分析及产生类电磁诱导透明的新方法与新机理;②金属微结构类电磁诱导透明增强MoS2光吸收率的物理模型及物理机制;③基于金属微结构类电磁诱导透明的MoS2光吸收率增强及光电探测响应特性。研究成果有助于揭示光与二维材料相互作用新机制,并为发展新型高性能光电子器件提供新的途径。

项目摘要

二维材料优越的光电特性为新一代光电子技术与器件的发展注入了巨大活力,成为微纳光子学等领域新的研究热点。然而,超薄原子或分子层结构导致二维材料的光吸收率较低,不利于高性能光电子器件的开发。金属微结构表面等离激元可增强二维材料光吸收率,但增强能力受到表面等离激元固有损耗的限制。如何进一步增强二维材料光吸收率成为目前研究的热点问题。本项目旨在通过设计新型微结构,产生可降低损耗的类电磁诱导透明等光学现象,实现二维材料(例如:MoS2)光吸收率的高效增强,发展其在二维材料光响应增强等方面的应用。项目开展的主要研究内容包括:①设计了易于二维材料集成的新型金属/介质光栅、少层、多层微结构,探明了微结构类电磁诱导透明、塔姆态等光学现象的产生方法与机理;②建立偶极子、耦合模等理论模型,揭示微结构增强、调控MoS2、石墨烯等二维材料光吸收率的物理机制;③基于微结构磁共振、类电磁诱导透明等光学现象,实现了MoS2拉曼光谱、荧光辐射等光响应的增强以及石墨烯的电光调制特性,并探索了金属微结构类电磁诱导透明在高灵敏度光传感、超小型滤波器等方面的应用潜力。相关成果为发展新型高性能光子、光电子器件提供了有效途径。本项目培养研究生3名,共发表学术论文14篇,其中影响因子大于3的论文8篇,被引用150余次。3篇论文入选ESI高被引论文,1篇被选为内封面论文,1篇被选为"编辑精选"。项目负责人获得第十三届陕西青年科技奖。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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