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万博体育manbetx安卓:兰胜教授研究团队在Nature Communications上发表高水平学术论文

2018-11-20 11:30彩票万博

简介哄骗飞秒激光激起硅纳米颗粒电磁偶极共振发生白光发射的物理机制 | 拍照:张俊杰 正文字体: 兰胜教学研讨团队在Nature Communications上揭晓高程度学术论文 2018-09-02 17:28:36 4353 近期, 万博

兰胜教学研讨团队在Nature Communications上揭晓高程度学术论文

2018-09-02 17:28:36

近期,万博体育manbetx安卓信息光电子科技万博体育manbetx安卓兰胜教学研讨小组在硅基纳米资料发光的研讨中失掉首要希望。他们发觉,若是采纳飞秒激光激起特性尺寸为200 nm的硅纳米颗粒的电/磁偶极共振,则硅纳米颗粒可以 呐喊完成十分无效的白光发射。他们提出了一种丈量单个硅纳米颗粒荧光量子效率的实行方式,而且发觉比拟于体资料硅,硅纳米球的量子效率晋升了快要5个数量级。

硅是常见的半导体资料,宽泛应用于电子元器件、探测器、光波导和太阳能电池等畛域,由硅基光源,波导,探测器和光开关等微纳光子学器件组成的集成光路被以为是庖代现有集成电路最具潜力的企图。迄今为止,可集成的硅基光波导,光开光和探测器等均已完成,但可以 呐喊采纳古代硅工艺制备而且可以 呐喊集成的硅基光源仍未解决,主要因为硅是直接带隙半导体,其辐射复合进程需求声子的介入,因而发光效率很低。多年来研讨人员一向在寻求进步硅基资料发光效率的方式。只管多孔硅和硅量子点的发光效率相对体资料得到了很大的晋升,但是它们与古代硅工艺其实不兼容,且很难与其余硅基器件举行集成。

兰胜教学课题组近年来一向致力于半导体纳米资料非线性光学性子的研讨。在2013年,他们采纳飞秒激光烧蚀技巧初次制备出由硅纳米颗粒自组装构成的硅纳米花(silicon nanoflower),发觉硅纳米花在800 nm飞秒激光的激起下发生很强二次谐波,而且招致斯托克斯和反斯托克斯拉曼散射 [The Journal of Physical Chemistry C 117, 24625 (2013)]。在2017年,他们发觉GaAs纳米球在飞秒激光的激起下可以 呐喊发生十分无效的热电子带内荧光 [Nano Letters 17, 4853 (2017)]。

哄骗飞秒激光激起硅纳米颗粒电/磁偶极共振发生无效白光发射的物理机制如图1所示。他们起首从理论上剖析了加强硅纳米颗粒荧光的内在物理机制,哄骗电/磁偶极共振来加强硅纳米颗粒的多光子排汇同时哄骗电/磁四极共振来加强荧光发射。因为共振激起电/磁偶极可以 呐喊在硅纳米颗粒中发生很高的载流子浓度,明显加强的俄歇效应大幅延伸了载流子的非辐射复合寿命τnr,而电/磁四极的具有又减小了载流子的辐射复合寿命τr,两者配合作用招致荧光量子效率(η = 1/(1 + tr/tnr))晋升了快要5个数量级。

他们在实行上初次丈量了:(1)硅纳米球或纳米柱在飞秒激光激起其电磁偶极共振时可以 呐喊发生无效的白光发射;(2)单个硅纳米颗粒的荧光寿命约为52 ps;(3)硅纳米球的量子效率约为1.22%,比拟体硅资料(~10−7),晋升了5个数量级。该研讨从采纳飞秒激光烧蚀制备的硅纳米球(silicon nanospheres)拓展到采纳电子束暴光和离子刻蚀制备的硅纳米柱(silicon nanopillars),阐明 顺叙这类硅基纳米光源不单可以 呐喊采纳与古代硅芯片工艺兼容的技巧举行制备,而且可以 呐喊便当地与其余硅基纳米器件举行集成,为可兼容可集成硅基光源的研制开拓了新思路。

该研讨成果以Lighting up silicon nanoparticles with Mie resonances为题,揭晓在Nature子刊Nature Communications [Nat. Communs. 9, 2964 (2018), IF = 12.353] 上。该论文第一完成单元为华南师范大学,第一作者为广州大学张成云老师,是兰胜教学的退职博士生,暨南大学徐毅副研讨员为配合第一作者,华南师范大学兰胜教学与澳大利亚新南威尔士大学Andrey E. Miroshnichenko教学为配合通信作者。中山大学刘进和李俊韬教学、兰胜教学的研讨生李慧、向进和李锦祥介入了该项研讨。

本年以来,兰胜教学研讨小组还在硅纳米黑白显现 [Laser and Photon. Rev. 12, 1800032 (2018), IF = 8.529] 以及金纳米颗粒高阶等离子模式的电磁辐射 [Nanoscale 10, 9153 (2018), IF = 7.233] 的研讨中失掉了首要成果(http://nano.scnu.edu.cn)。上述研讨得到了国度自然科学基金、国度严重研发企图、省基金严重根蒂根基研讨培育以及省高程度建设等项目的支撑。

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作者/通信员:张俊杰 | 起源:信息光电子科技万博体育manbetx安卓 | 编纂:杨柳青

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