电激发表面等离激元

突破衍射极限的深亚波长尺寸的表面等离(极化)激元(SPP)激光可作为下一代硅基光互连、片上系统(System-On-Chip)、单分子探测等系统中的光源。目前光激发的SPP 激光已有重大突破，而更实用的电激发SPP的研究热点正在形成。.本项目拟在以前成果的基础上，首先理论研究发光体（emitters,如，有机分子，半导体量子点和二维量子阱）与金属界面（纳结构）之间的相互作用规律，研算电激发SPP自发发射的理论极限效率和SPP受激发射的阈值条件；然后在实验上制作若干种有效的SPP 自发发射和受激发射结构, 提高电激发SPP的自发发射效率，实现电激发SPP的受激发射。.项目以光与物质相互作用为核心，涉及凝聚态物理，光学,微纳制备等交叉领域的前沿，具有深刻的物理内涵和多学科的应用价值。

突破衍射极限的深亚波长尺寸的表面等离(极化)激元(SPP)激光可作为下一代硅基光互连、片上系统(System-On-Chip)、单分子探测等系统中的光源。可更实用的电激发SPP光源正在广泛地研究之中。. 项目首先理论研究发光体（emitters,如，有机分子，半导体量子点和二维量子阱）与金属界面（纳结构）之间的相互作用规律，研算电激发SPP自发发射的理论极限效率和SPP受激发射的阈值条件；通过计算,建议了一种低损耗的混合等离激元晶体，其中，四方排列的空气孔阵列位于半导体有源层中。腔模的谐振波长随空气孔的半径和深度变化。当空气孔的半径或深度减小时，布拉格模式和局域等离激元模式会逐渐耦合到一起，形成晶格等离激元模式（lattice plasmon）。由于具有较高的品质因子，室温下混合模式的最优阈值增益约为2900 cm-1，当温度降为80 K时，阈值增益降为约400 cm-1。据此制作一个等离激元激光器是可行的。在实验上制作了基于金属与半导体量子阱耦合的肖特基SPP 自发发射结构。 其他受激发射结构仍在研制之中,已取得明显进展，有望突破电激发SPP的受激发射。. 项目以光与物质相互作用为核心，涉及凝聚态物理，光学,微纳制备等交叉领域的前沿，具有深刻的物理内涵和多学科的应用价值。