微納材料由于具有一些良好的光電性質(zhì)而在很多領(lǐng)域得到了大量的研究,如,納米光源、探測(cè)器、生物醫(yī)學(xué)等。本文主要研究了半導(dǎo)體微納材料中的光-物質(zhì)耦合特性及光學(xué)特性的應(yīng)變調(diào)控,包括氧化鋅納米晶須激子極化激元的熒光特性及動(dòng)力學(xué)行為,應(yīng)變型硫化鎘光波導(dǎo)特性及MoS_2和WSe_2層狀材料中的光-激子態(tài)耦合特性。論文主要內(nèi)容如下:1.由于ZnO四角晶須的半徑連續(xù)可調(diào),這非常有助于我們研究Zn O激子極化激元的動(dòng)力學(xué)特性。首先利用掃描電子顯微鏡(SEM)得到ZnO四角晶須的位置與半徑的關(guān)系,這有利于對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析。之后利用我們自行設(shè)計(jì)和搭建的微區(qū)熒光光譜測(cè)試系統(tǒng)沿著半徑漸變的錐形臂進(jìn)行掃描,得到其半徑調(diào)制的光譜并進(jìn)行理論擬合。為了更好地探究激子極化激元的動(dòng)力學(xué)行為,我們利用單光子計(jì)數(shù)時(shí)間分辨測(cè)試系統(tǒng)(TCSPC)測(cè)量了其不同位置處的熒光壽命。最后得到ZnO四角晶須激子極化激元的壽命主要由輻射衰減過(guò)程決定,且輻射壽命隨樣品表面-體積比的增加而線性降低的結(jié)論。2.我們采用機(jī)械剝離的方法將塊體的二硫化鉬和二硒化鎢進(jìn)行機(jī)械剝離并得到一定厚度的納米片,進(jìn)而得到自構(gòu)型的平板(F-P)微腔。通過(guò)自行設(shè)計(jì)搭建的微區(qū)反射光譜測(cè)試系統(tǒng)研究了兩種材料中激子和自構(gòu)型F-P腔之間強(qiáng)耦合效應(yīng)的區(qū)別。然后借助于耦合諧振子模型來(lái)擬合微腔模式與激子之間的色散關(guān)系。最終我們得到激子的拉比分裂值和振子強(qiáng)度。這為進(jìn)一步研究層狀材料提供了很好的平臺(tái)。3.亞波長(zhǎng)尺度下的光波導(dǎo)有很大的應(yīng)用前景,比如用于芯片上以連接各種光學(xué)元件或?qū)崿F(xiàn)邏輯運(yùn)算等。我們研究了室溫下由應(yīng)變調(diào)控的彎曲CdS納米線的光波導(dǎo)傳輸損耗。為了得到周期性彎曲CdS納米線,我們首先提出了制備彎曲納米線的方法,此方法既簡(jiǎn)單又有效且得到的彎曲納米線比較穩(wěn)定。為了清楚地知道行進(jìn)距離和局部應(yīng)變引起的帶隙位移對(duì)光波導(dǎo)損耗的影響,我們還進(jìn)行了無(wú)應(yīng)變下直的納米線光波導(dǎo)損耗測(cè)量和固定行進(jìn)距離的動(dòng)態(tài)彎曲納米線光波導(dǎo)損耗測(cè)量。我們的研究表明,應(yīng)變調(diào)制的半導(dǎo)體納米線將為開(kāi)發(fā)集成和柔性光電子器件以及靈活的多功能光學(xué)元件鋪平新路。
【學(xué)位單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.1
【部分圖文】：

布里-玻羅光學(xué)微腔，在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了激子與微腔之間發(fā)生了強(qiáng)耦合相互作用。隨著體技術(shù)的發(fā)展和研究的需求，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)光場(chǎng)的多種限制和滿足各種器件應(yīng)用的需求導(dǎo)體納米微腔也得到了迅速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了在多個(gè)方向上對(duì)光場(chǎng)有限制作用的微腔。這也推進(jìn)了微腔領(lǐng)域的發(fā)展，由簡(jiǎn)單的平板微腔相繼發(fā)展出了超高 Q 因子的回音壁（WG腔和光子晶體微腔等。圖 1.1 為幾種高 Q 因子和超高 Q 因子的光學(xué)微腔[6]。

世紀(jì) 50 年代開(kāi)始，人們研究它在半導(dǎo)體材料中的特性，后來(lái)研究它在量子的特性[7]。直到上世紀(jì) 90 年代，人們開(kāi)始將半導(dǎo)體微腔和激子極化激元聯(lián)了微腔極化激元的研究[5]。例如，Nature 期刊報(bào)道了激子極化激元的 Bose，如圖 1.2 所示；復(fù)旦大學(xué)的陳張海教授課題組研究了 WGM 微腔中極化激[9]，還研究了不同結(jié)構(gòu)的 In2O3材料對(duì)微腔中光的調(diào)制作用[3]。目前與激子極器件的應(yīng)用仍是該領(lǐng)域的熱點(diǎn)，所以研究激子極化激元?jiǎng)菰诒匦小?

圖 1.3 利用 AFM 探針彎曲納米材料示意圖“能帶工程”可以改變半導(dǎo)體材料的帶隙，目前人們主要以組分摻雜的方式改變帶隙由于在組分控制、生長(zhǎng)條件等各方面難以精確操控，組分摻雜技術(shù)生長(zhǎng)出來(lái)的樣品不能保樣品的質(zhì)量，很難達(dá)到人們預(yù)期的結(jié)果。后來(lái)研究人員想通過(guò)應(yīng)變工程改變材料帶隙
【參考文獻(xiàn)】

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1 朱杰,孫潤(rùn)廣;原子力顯微鏡的基本原理及其方法學(xué)研究[J];生命科學(xué)儀器;2005年01期

2 房喻,王輝;熒光壽命測(cè)定的現(xiàn)代方法與應(yīng)用[J];化學(xué)通報(bào);2001年10期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 董紅星;寬帶隙半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)光學(xué)微腔的制備及其光學(xué)性質(zhì)研究[D];復(fù)旦大學(xué);2010年

2 孫聊新;ZnO回音壁微腔中激子極化激元色散、激射以及凝聚的實(shí)驗(yàn)研究[D];復(fù)旦大學(xué);2009年

3 范東華;ZnO納米結(jié)構(gòu)的制備、表征及其光學(xué)性質(zhì)研究[D];上海交通大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2844726