开放式微腔制作以及与量子点耦合研究

发布时间：2020-06-17 19:14

【摘要】：光学微腔的结构有着多种类型,其中法布里-珀罗(简称F-P)腔是最基本的结构,也是最早被制作和研究的。该结构最大的特点是腔长连续可调,腔内也便于放置材料,因而便于制作开放式的微腔,并研究其与量子点的作用。在腔与量子点作用的研究中,从弱耦合与强耦合中人们分别发现了 Purcell效应和真空拉比劈裂。在之前的F-P腔与量子点耦合的研究中,所使用的量子点大多是自组织量子点,并且量子点与腔镜直接生长在一起,这样的结构兼容性不够好,且制作工艺复杂。本文提出的F-P腔结构是完全开放式的,且采用胶体量子点。量子点通过匀胶的办法放入腔内,腔镜与量子点完全独立。本文使用了钙钛矿胶体量子点,该量子点与F-P微腔耦合的研究还未见报道。本文从F-P腔的基本结构出发,利用基本的反射透射原理推导计算了腔的品质因子Q以及腔模的光子寿命T,并且证明了腔镜反射率越高Q值越大。本文还介绍了传输矩阵法,使用MATLAB通过传输矩阵法计算并模拟了 DBR以及DBR腔镜构成的微腔中光场的分布,证明了构成DBR的材料折射率差值越大,层数越多,则DBR的反射率越高。接着从腔的结构设计到腔镜制作以及测量系统搭建做了详细叙述。结构设计上采用了带凸台的基底作为腔镜,为了降低调节难度并提高Q值,设计了凹镜,平镜与凹镜构成了平凹腔,凹镜可由x,y,z三轴纳米位移台控制。最后我们使用花生状结构的凹腔镜做了透射谱测量,并在平镜上放置CsPbI3钙钛矿量子点后探测到了量子点荧光与腔模耦合。最后介绍了一种三明治结构的微腔制作与应用,它采用分层结构来调整单一定向分子的发射角度从而可以提高发光材料的收集效率,所以被称为平面电介质天线。在实验中我们探测到量子点荧光通过该结构之后得到增强,且荧光的发光特性并未改变。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O471.1

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本文编号：2718043