球形硅基光学微腔中光电转换效应的研究

基本信息
批准号:11404064
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:石磊
学科分类:
依托单位:复旦大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张亚峰,陈昂
关键词:
光电特性光学微腔人工微纳材料硅基光学材料光吸收
结项摘要

Spherical silicon micro- and nano optical cavity is a new kind of silicon based photonic material. Due to the high refractive index of silicon, it is able to strongly trap light in 3D, and thus is expected to be an optical resonance cavity with high performance. Further considering the intrinsic semiconductor properties of silicon and the design of the surface heterogeneous structure, this project will study both experimentally and theoretically the photo-electric conversion effects of the spherical silicon micro- and nano- photonic cavity based materials. It is expected that the key factors and the mechanism of the enhancements of the photo-electric conversion based on 3D silicon photonic resonators can be revealed, and related potential applications in new generation micro- and nano- opto-electric functional materials and devices can be discussed. Specifically speaking, based on our previous works, we will optimize the fabrication method, and design a new 2D or 3D spherical silicon micro- and nano- optical cavity based photonic materials which have high absorption efficiency in visible and near-infrared region according to the real silicon optical parameters. We will also analysis the solar energy absorption and conversion efficiency of our designed silicon photonic materials by using the detailed balance thermodynamic theory. Last but not the least, with the design of surface heterogeneous structure, we will fabricate the materials and measure the photo-electric conversion properties. This project could consequently provide theoretical as well as experimental results for the development of the related research directions.

球形硅基光学微腔是一种新型的硅基微纳光子学材料。由于硅的高折射率性质,球形硅基光学微腔可以在三维强局域光场,具有优异的光学共振腔等光物理特性。结合材料本征的半导体性质以及表面异质结构设计,本项目拟同时在实验和理论上研究球形硅基光学微腔中的光电转换效应,揭示具有三维光学共振特性的硅基光子材料对硅光电转换效应的关键影响因素和增强机理,并分析其在新型微纳光电功能材料和器件等方面的应用前景。具体来说,在前期工作的基础上,我们将优化材料的制备工艺,结合实际的硅材料光学参数设计对可见和近红外光具有强吸收能力的基于球形硅基光学微腔的复杂二维和三维光学结构。同时,我们将利用热力学精细平衡理论,分析所设计的复杂光学结构对太阳能吸收和光电转换效率的影响。最后,我们将引入表面异质结构,测试所制备材料的光电转换性能。本项目所研究的新型光学硅基材料中的光电转换效应将为相关方向的发展提供一定的理论和实验依据。

项目摘要

微纳尺寸光学微腔是新型光子材料最基本的组成单元。由于其可以在纳米尺度三维局域光场,一直是在微尺度操控光的有利工具。同时结合材料本征的特性,例如半导体的吸收特性,可以作为高效的光能转化材料。本项目在实施过程中,主要研究了:第一从材料上开发了新型硅基球形颗粒光学微腔的制备技术;第二从理论上分析了在纳米尺度极限的光能吸收效率并研究了具体的增强吸收方案;第三从应用上展现了微纳尺寸光学微腔在光热、光化学、生物传感和结构色等领域的巨大潜力,开发了相关光纳米探针技术。具体的成果有开发了两套制备硅基光学微腔的生产工艺,包括生产多分散尺寸硅颗粒的化学气相沉积技术和生产单分散硅颗粒的高压液相成核技术;拓展耦合模理论得到了亚波长材料的极限吸收截面并研究了增益材料和近零折射率材料对吸收截面的增强效应;获得了可在生物体系内应用的纳米化学传感器探针。发表相关包括Advanced Materials,Optics Express,Physical Review B,Analytical Chemistry等SCI论文9篇。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
3

感应不均匀介质的琼斯矩阵

感应不均匀介质的琼斯矩阵

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201804052
发表时间:2019
4

基于图卷积网络的归纳式微博谣言检测新方法

基于图卷积网络的归纳式微博谣言检测新方法

DOI:10.3785/j.issn.1008-973x.2022.05.013
发表时间:2022
5

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2020-0450
发表时间:2021

石磊的其他基金

批准号:31172018
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:38870340
批准年份:1988
资助金额:3.50
项目类别:面上项目
批准号:91219102
批准年份:2012
资助金额:100.00
项目类别:重大研究计划
批准号:21607159
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51905309
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81303021
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81601601
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21303106
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10761010
批准年份:2007
资助金额:20.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31470813
批准年份:2014
资助金额:89.00
项目类别:面上项目
批准号:81370062
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:11671348
批准年份:2016
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:21801157
批准年份:2018
资助金额:26.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21807034
批准年份:2018
资助金额:24.90
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81870360
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:31471933
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:81402385
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10174071
批准年份:2001
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
批准号:21506009
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81570236
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:40601037
批准年份:2006
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71672017
批准年份:2016
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:51902353
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11201079
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10261009
批准年份:2002
资助金额:15.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81272284
批准年份:2012
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:41404063
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21403027
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10874161
批准年份:2008
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:61301173
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51606156
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81000963
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51408577
批准年份:2014
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31571934
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51106098
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61871302
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:81000728
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30600373
批准年份:2006
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51576129
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:31301028
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21872013
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:30970640
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:41071352
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:81772328
批准年份:2017
资助金额:53.00
项目类别:面上项目
批准号:21102182
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31671474
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51202134
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20877028
批准年份:2008
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:81772691
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:81200303
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51705496
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11774063
批准年份:2017
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:51603148
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61108068
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11161053
批准年份:2011
资助金额:45.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30570723
批准年份:2005
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:31300726
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30901583
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11247212
批准年份:2012
资助金额:5.00
项目类别:专项基金项目
批准号:19601033
批准年份:1996
资助金额:4.20
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81503327
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81201523
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11571078
批准年份:2015
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
批准号:41874097
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

硅基三维集成微腔芯片非线性光学频率转换及纠缠光子对生成效应研究

批准号:11774235
批准年份:2017
负责人:冯吉军
学科分类:A2203
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
2

硅基微腔与耦合腔中光绝热转换的片内全光调控机理与应用研究

批准号:61675084
批准年份:2016
负责人:黄庆忠
学科分类:F0502
资助金额:67.00
项目类别:面上项目
3

硅基高Q值微谐振腔光电振荡器的基础研究

批准号:61704160
批准年份:2017
负责人:郑永秋
学科分类:F0407
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于硅基纳米结构的可变波长光发射与微腔效应

批准号:10374049
批准年份:2003
负责人:徐骏
学科分类:A2207
资助金额:30.00
项目类别:面上项目