當(dāng)今時(shí)代,微型化的電子產(chǎn)品越來越受到人們的青睞。在微型化電子產(chǎn)品工作中發(fā)揮重要作用的光波導(dǎo)具有的彎曲損耗性,嚴(yán)重限制了電子產(chǎn)品微型化的程度。由激子和光子強(qiáng)耦合形成的激子極化激元在單根有機(jī)TC納米線中有著特殊的傳輸特性,能夠提高電子產(chǎn)品微型化的程度,使得激子極化激元成為近幾年的研究熱點(diǎn)。本文主要研究的是TC納米線中激子極化激元特性。首先,運(yùn)用分子自組裝的方法制備單根有機(jī)TC納米線,對納米線進(jìn)行表征得到其結(jié)構(gòu)參數(shù)。在自搭建的局域與非局域熒光光路中激發(fā)制備的單根納米線,分別得到熒光光譜并建立理論模型,分析納米線的有效折射率,從而在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了單根有機(jī)TC納米線能產(chǎn)生激子極化激元。接著,理論證明單根有機(jī)TC納米線能產(chǎn)生激子極化激元,數(shù)值模擬不同長度、寬度TC納米線中非局域熒光光譜及內(nèi)部電場分布,得到激子極化激元在納米線中的傳輸特性。計(jì)算F因子和Q因子隨波長的變化曲線,分析激子極化激元在納米線中的傳輸損耗特性。數(shù)值模擬給出單根有機(jī)TC納米線的反射光譜,理論證明激子極化激元能夠在納米線中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的長程傳輸。最后,利用金屬表面等離子激元局域場增強(qiáng)效應(yīng),對TC納米線中產(chǎn)生的激子極化激元增強(qiáng)效應(yīng)進(jìn)行研究... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：49 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

EPs形成的示意圖[4]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文-2-器件之一。因此，對于光波導(dǎo)的制備也已經(jīng)進(jìn)行了許多研究，但制備的光波導(dǎo)傳輸損耗較高，對于提高微型化光子回路微型化程度的效果不是很理想。2005年KenTakazawa等人提出，通過有機(jī)分子的自組裝制造的TC納米波導(dǎo)可以改善傳輸損耗高的這一缺點(diǎn)。進(jìn)一步研究其內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)，觀察發(fā)現(xiàn)TC聚集體的吸收光譜峰值相對于TC單體的吸收光譜峰值明顯藍(lán)移，如圖1-2(a)所示，插圖為TC染料的分子結(jié)構(gòu)式。研究納米線的極化熒光圖像，發(fā)現(xiàn)納米線在與線軸大約30°傾斜的方向上強(qiáng)烈極化。這種強(qiáng)極化表明組成分子是高度有序的，并且它們的躍遷偶極矩與線軸之間的滑移角為30°，如圖1-2(b)所示。TC納米線內(nèi)部分子具有大滑移角和藍(lán)移吸收帶的高度有序的分子排列，可以得出結(jié)論，TC納米線為H-聚集體。圖1-2(a)TC單體、聚集體的吸收光譜，(b)TC納米線內(nèi)部分子排列示意圖[13]1.3激子極化激元的研究現(xiàn)狀自從19世紀(jì)EPs在半導(dǎo)體量子微腔中被觀察到之后[14]，人們就對其產(chǎn)生了相當(dāng)大的研究興趣。迄今為止，EPs的產(chǎn)生和傳輸通常是在一對分布式布拉格反射器制成的平面微腔中實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行研究的[5,15-18]。與平面微腔相比，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)EPs產(chǎn)生傳輸?shù)奈h(huán)帶形成的閉環(huán)微腔，更適用于微型光學(xué)器件的集成[19]。然而，微腔中的EPs一般是在低溫下實(shí)現(xiàn)，而且對實(shí)現(xiàn)工藝要求極高，這就為研究EPs的特性帶來了一定的難度，很多科學(xué)家都希望能在常溫下實(shí)現(xiàn)對EPs的研究。2010年KenTakazawa等人在常溫下EPs的研究中取得了突破性的進(jìn)展[20]。他們發(fā)現(xiàn)用波長為405nm的激光激發(fā)曲率半徑小于幾微米的TC納米線，發(fā)現(xiàn)在納米線的兩端能觀察到熒光光斑[13,21]，如圖1-3所示。這說明納米線的折射率非常高，進(jìn)而說明彎曲度很大的納米線也能充當(dāng)有源光波導(dǎo)傳輸熒光

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文-3-圖1-3彎曲納米線的熒光[26]從圖1-4(a)中可以看出，利用FL顯微鏡技術(shù)測量的不同長度納米線的熒光光譜，通過公式計(jì)得到||n(ω)值，并且在能量接近2.6eV時(shí)||n(ω)的數(shù)值超過10，此數(shù)值對于介質(zhì)波導(dǎo)來說是一個(gè)非常大的值。因?yàn)镋Ps的產(chǎn)生會引起介質(zhì)波導(dǎo)的折射率大幅提高，所以KenTakazawa等人認(rèn)為||n(ω)的這種異常行為強(qiáng)烈表明了在常溫下有機(jī)納米線中能夠產(chǎn)生EPs。從圖1-4(b)中可以看出||κ(ω)在2.5eV時(shí)幾乎為零，但在2.55eV時(shí)開始急劇增加，這表明能量低于2.5eV時(shí)，EPs在傳輸過程中衰減很低，高于2.55eV衰減急劇增加。圖1-4(a)TC納米線的折射率的實(shí)部和虛部，(b)TC納米線的折射率的虛部[20]同年，KenTakazawa等人又通過測量納米線聚集體的反射光譜進(jìn)一步得到了納米線中EPs形成的證據(jù)。在EPs模型中，由于激子橫向分裂能(TE)和激子縱向分裂能(LE)之間的能量隙被阻斷，所以入射能量在TE和LE之間的光在晶體表面被


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