光诱导金纳米颗粒光栅及表面等离子激元的激发

光化学还原方法可以合成金属纳米颗粒并同时实现纳米颗粒形貌和尺寸的控制,是贵金属纳米颗粒合成领域的研究热点之一。提出了一种制备大面积表面金属光栅的方法,利用光化学还原方法合成了金纳米颗粒,并通过双光束干涉的方法在玻璃基底上沉积生成金纳米颗粒光栅,制备出具有一定耦合效率的表面等离子激元(SPP)耦合光栅。金纳米颗粒光栅结构的周期和表面起伏可以通过诱导光参数的改变得以调节。经400℃下半个小时的退火处理后,光栅结构变得更加光滑,其表面等离子激元激发角更接近理论值。     

L-B膜对表面等离子激元(SPW)激发时和频增强效应的影响

在Kretschmann ATR结构中,计算了吸咐有正++酸单分子层银膜样品表面二束相向传播Spws的和频(SFG)增强效应。实验结果验证了理论计算的正确性。通过对实验结果的分析,可得单个正二阶酸子的二阶非线性系数。     

腔体模式下表面等离子激元共振的仿真研究

为了分析腔体模式下表面等离子激元共振情况,介绍了电介质球腔体本征模式的多重散射解析方法和有限元数值计算方法(comsol软件),运用有限元法建立简单模型进行数值仿真,简要分析腔体模式与金属表面等离子激元的耦合,重点分析了小球半径与表面等离子波长的关系,提出了改变小球半径来影响表面等离子波长的构想,并提出了近似的公式。     

无掩模表面等离子激元干涉光刻

采用表面等离子激元近场增强技术可改善纳米干涉光刻成像质量,有效实现微纳米结构快速、高效、低成本制作,在传统微细加工技术较难发挥作用的一些纳米光子器件加工领域有很好应用前景.     

MIM表面等离子激元布拉格纳米微腔

构建了一种金属-绝缘体-金属(MIM)表面等离子体布拉格波导结构,绝缘层为一维布拉格光栅结构。在布拉格光栅结构中引入缺陷,形成布拉格纳米微腔。这种纳米微腔结构可以将光子能量很好地局域在微腔中,且在金属与绝缘层界面上光子能量最强。分析了MIM波导的色散特性,获得了谐振波长为1550 nm时微腔的结构参数。同时利用时域有限差分(FDTD)方法讨论了绝缘层布拉格光栅周期数、绝缘层厚度、微腔长度对微腔品质因子Q和模式体积V的影响。通过合理的选择这些参数可以提高微腔性能,使其具有极小的模式体积V和高的Q/V值,可实现光子局域化。     

基于表面等离子激元的自由空间广角接收机研究

Wide field-of-view （FOV） free-space receivers are promising for optical wireless communications, which can reduce the requirements on aiming and tracking. However, the FOV is limited by some tradeoffs of the receiver＇s components employing conventional optical devices. In this paper, we proposed a wide FOV optical receiver based on the extraordinary optical transmission mechanism of surface plasmons on a dielectricmetal interface. The proposed receiver has a flat response over a relative wide range of incidence angles. Moreover, the received optical energy density has been enhanced greatly compared to the incidence. Related mechanisms as well as the optimization method are investigated. Potential applications are also discussed.     

表面等离子体激元增强薄膜太阳电池研究进展

表面等离子体激元共振是金属纳米结构非常独特的光学特性,对基于表面等离子体激元共振的纳米结构体系的研究已形成了一门新兴的学科,即表面等离子体光子学。可以利用金属纳米颗粒光散射、近场增强以及高度局域的表面等离子体极化激元增强薄膜太阳电池光吸收,提高电池转换效率。当前,表面等离子体光子学应用于太阳电池的设计已成为国际上光伏研究迅猛发展的一个热点。文章主要介绍表面等离子体激元增强薄膜太阳电池光吸收的原理及其在光伏器件中应用的最新研究进展。     

表面等离子激元脉冲整流产生太赫兹电动势

为了深入地研究表面等离子(Surface Plasmon,SP)在传播方向上的太赫兹(THz)电动势,采用了在纳米线结构上对表面等离子激元(Surface Plasmon Polariton,SPP)的脉冲中电子进行整流的方法,分析了SP感应引力的整流作用,讨论了SPP横向模式在长脉冲和短脉冲情况下的电动势模型。研究结果表明,脉冲整流会产生一个幅值较大的电动势,该电动势可达10 V。由于受纳米等离子的限制,在放大过程几乎是非共振的,考虑强纳米等离子限制和纵向SPP波局域条件下,整流作用在金属表面会产生更高的局域THz电场ER,其最大强度EmR=105~106V/cm。整流后SPP脉冲表现为快速,THz场频率,带宽5~20 THz的特性。SPP脉冲中THz电动势的分析对纳米级飞秒光学场的探测,半导体设备的纳米等离子激元耦合,以及非线性THz光谱研究都具有重要意义。     

NEA光电阴极的表面模型

回顾了NEA光电阴极不同的表面模型,对异质结模型、偶极子模型和铯的弱核力效应进行了重点介绍.异质结模型可以成功解释P型GaAs和(Cs,O)激活层之间界面势垒的存在,但这种具有体效应的异质结无法与(Cs,O)层的厚度相统一;偶极子模型认为在阴极表面形成的偶极层导致了逸出功的下降,其双偶极层模型能较好地预测和解释最佳的(Cs,O)激活层厚度,但不同的双偶极层模型对于氧在表面层存在的化学形态存在争议;铯的弱核力场效应认为铯表面层的弱核力场及氧的离化作用是界面势垒和负电子亲和势的形成原因,但它所认为的逸出功降低与基底材料无关还需进一步验证.     

氧化物阴极的电子发射机理

从BaO、SrO和CaO单晶的热电导、光电导、光电子发射和吸收光谱所测得的能级多而分散,不能得出一准确的能带图,这些情况说明表面能级比体内的更为重要。沉积在Ir(100)面上的BaO单晶膜的内外逸出功是单值的,它与用扫描低能电子探针所测得的三元炭酸盐的总逸出功的广泛分布有矛盾。这说明半导体模型并不能用来正确描述氧化物阴极。用Auger电子能谱仪发现二千小时寿命后涂层中氧多于碱土金属,但电子发射能力并不下降。这就否定了以氧缺位为施主的观点。然而超额钡仍然是发射电子的泉源,可以通过动态表面发射中心模型而与寿命中碱土金属下降统一起来。此模型提出了碱土金属氧化物原子团吸附有超额钡,可以有效地发射电子。这观点能解释许多用近代表面分析技术从氧化物阴极中观察到的现象。     

基于表面等离子激元谐振环的滤波特性分析

表面等离子体激元是局限在金属表面的一种由自由电子和光子相互作用形成的激发态,其场分布在相邻的金属和介质中均成指数形式的衰减,在金属中的分布深度比入射光波长要小2个数量级。这就为实现在亚波长尺度的金属结构中形成光场的局域化和导波提供了可能,并作为突破衍射极限的限制以及将光场通路和器件的小型化重要考量因子。文中重点研究了基于表面等离子激元光学谐振环的滤波特性,得出了通过调节控制谐振环的直径可以吸收不同频率的波长,从而实现滤波的目的。     

长程表面等离子激元的噪声特性及仿真研究

为了对LRSPPs 自发辐射的低噪声放大特性进行深入研究,采用建立长程表面等离子激元(LRSPPs)波导结构和自辐射低噪声放大理论模型的方法,对结构的电磁场分布特性进行了计算仿真,使得设计结构符合LRSPPs 传播特性。放大噪声的仿真结果表明:短程表面等离子激元(SRSPPs)大部分自发辐射倏逝到金属区;每单元带宽的有效输入噪声功率达到了7.4710-4 fW/Hz,为常见的相位不敏感放大信号的理论值3 倍,表现为THz 信号;IR140 激发分子的衰变是无辐射的过程,100 nm 处自辐射衰减率为SRSPPs 和LRSPPs 的拐点,之后的辐射过程主要是受自发辐射LRSPPs 影响决定。上述研究成果不仅可以明确LRSPPs 特性,同时对于其他支持等离子模式的结构也有明显的参考价值。     

表面等离子激元净放大的结构设计与理论分析

连续波发生器的SPASER(Surface Plasmon Amplification by Stimulated Emission of Radiation)相当于净放大等于零,不能作为放大器使用,文中采用改进的MIM波导结构实现SPASER作为放大器可能性。利用汉密尔顿函数的理论模型得到了放大器激射条件,数值计算表明:采用改进的MIM波导结构实现解决SPASER的内反馈问题和消除SP的净增益问题是可行的;改进结构在不到100 fs的时间里实现了SP激子数的稳定水平;改进SPASER放大器响应时间为100 fs,带宽为1.5~2 THz,SP的放大增益在30~60 dB范围。上述研究成果将为大规模集成光子学芯片设计提供了理论和技术基础。     

基于表面等离激元的石墨烯光电探测器研究进展

光电探测器作为一种重要的光电子器件,提高其性能是广受关注的研究课题.近年来,采用纳米结构突破了原有红外光电探测器发展的瓶颈,越来越多的人使用金属纳米颗粒、纳米结构图形化石墨烯、谐振腔等激发表面等离激元,促进光-物质交互作用,得到了高性能光电探测器.文中从图形化石墨烯、金属纳米颗粒、量子点、周期性纳米结构几个方面介绍了基...     

GaAs/GaAlAs透射式光电阴极发射电子的平均横向能量

用扫描电镜观测了 Ｇａ Ａｓ／ Ｇａ Ａｌ Ａｓ 透射式光电阴极的表面形貌,计算了阴极表面形貌对阴极发射电子的平均横向能量的贡献,测量了阴极激活过程中阴极发射电子的平均横向能量随激活时间的变化。结果表明, Ｇａ Ａｓ／ Ｇａ Ａｌ Ａｓ 阴极表层的 Ｃｓ／ Ｏ 激活层对电子的散射是导致阴极发射电子的平均横向能量值增高的根本原因。最后提出减少阴极发射电子的平均横向能量的技术途径。     

覆膜浸渍扩散阴极表面微区电子发射像研究

覆膜对浸渍扩散热阴极表面电子发射的影响一直是热阴极研究领域的重点课题。该文采用最新研制的深紫外激光光发射电子显微镜/热发射电子显微镜(DUV-PEEM/TEEM),对一半覆膜、另一半未覆膜的浸渍扩散阴极试样作了1150 ℃×2 h激活,并对其表面微区的热电子发射像及其随温度的变化作了比较。结果发现,两种阴极的热电子发射均主要位于孔隙及其邻近颗粒边缘;随温度升高,未覆膜阴极发射主要集中于孔隙内及周边有限区域内,发射面积增量较小,覆膜则使阴极有效发射区域得以由孔隙及其边缘向距孔隙更远的区域延伸,发射面积大幅增加。上述结果首次给出了覆膜浸渍扩散阴极微区的电子发射特征,对于理解该类型阴极发射机理有一定参考价值。