Surface Plasmon (SP) has been considered as an ideal approach to enhance the emission efficiency of semiconductor materials and further generate surface plasmon laser. However, some critical issues are still in challenge, such ascoupling mechanism and performance control. Based on our recent work on ZnO Whispering-gallery mode lasing, this project firstly aims to investigate the II-VI group ZnCdS hybrid nano- and microstructure lasing and realize wavelength tunable semiconductor exciton lasing by band gap engineering. Combining the surface plasmon of graphene and metal with the ZnCdS semiconductor, the graphene/ZnCdS, metal/ZnCdS and graphene/metal/ZnCdS hybrid structures were designed and constructed to enhance the optical performance. A series analysis, including transient optical spectra, low temperature spectra, and micro-spectra technology, will be employed to investigate systematically SP/semiconductor coupling mechanism. It is expected to draw a general physical model for SP coupled semiconductor system and further provide theoretical support and technical reference to the design and application of new type of photoelectronic devices.
表面等离激元效应是提高半导体的发光效率,实现表面等离激元激光的理想途径,但现有研究对耦合机理、性能调控等重要问题仍缺乏深刻认识和有效解决方案。基于前期研究的ZnO回音壁激光,本项目拟开展II-VI族ZnCdS复合结构微纳激光研究,通过组分调控实现波长可调半导体激子激光;将石墨烯/金属与ZnCdS微纳结构相结合,分别构建石墨烯/ZnCdS,金属/ZnCdS,石墨烯/金属/ZnCdS复合结构,研究石墨烯和金属与ZnCdS之间相互作用所导致的光学性能变化;结合瞬态光谱、变温光谱和微区光谱技术,深刻揭示表面等离激元与半导体之间耦合的物理模型,为新型光电子器件的设计及应用提供理论支撑与技术参考。
表面等离激元能够提高半导体材料发光效率,金属和石墨烯表面等离激元奇特的物理效应为微纳激光器件的设计与研发提供了重要的科学依据。本项目围绕激光模式调控、短波响应、耦合机理等若干重要问题,采用理论分析、仿真模拟与实验测量相结合的研究方法,主要开展了以下5个方面的研究内容:(1) Au表面等离激元增强ZnO微米碟紫外发光研究,为研究CdS、ZnS、ZnCdS的光学特性提供了一种有效方法,具有一定的参考价值;(2) Graphene表面等离激元增强GaN薄膜的紫外发光研究,有助于在石墨烯/半导体复合结构中设计基于SP耦合的新型光电器件;(3) GaN机械剥离微米片对衬底激光性能的影响,为柔性膜激光器的实现提供了一种可行的方法;(4) 基于Au/CdS微米带F-P激光增强及其分子动力学研究,系统分析了由于Au表面等离激元的引入其复合结构中的激子、光子、声子等之间的相互作用及其动力学过程,为开发更高效或更稳定的激子光电器件提供了参考。(5) 碱式硝酸锌立方微腔的制备与激光研究,为光电器件提供了一种替代材料,可以作为理想的微激光材料,降低了设计复杂度和实验成本。
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数据更新时间:2023-05-31
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