量子点—表面等离子体耦合系统的量子特性

发布时间：2020-12-12 07:20

　　光与物质的相互作用在少光子层面上的研究常用腔量子电动力学理论,在全量子体系中分析点腔耦合系统的非线性光学特性及其量子态。现阶段常用光子晶体作为纳米微腔来增大光与物质的相互作用。小型化、集成化的器件是信息化发展的方向和需求。然而,由于存在衍射极限,光子晶体微腔的结构尺寸仍然受到了限制。存在于金属纳米结构表面的表面等离子体能够解决这一问题,它能够突破衍射极限,使光学微腔达到更小的模式体积。这是因为金属纳米颗粒表面有很多自由电子,这些自由电子可以与外加激励相互作用产生共振波,由于金属界面的束缚作用,共振波只能在金属表面传播。本文基于量子点-表面等离子耦合系统,做了如下工作:1.选取了金圆锥二聚体作为产生表面等离子体腔的模型结构,并剖析了金属纳米颗粒的结构参数对其吸收截面的影响。结果表明,金属纳米颗粒对光场的汇聚效果和其对应的腔的损耗系数,在保证点腔共振的情况下不能同时到达最优。为了比较这两个性质对研究系统的量子特性的影响,我们选取了两组典型的结构作为比较。2.为了在全量子框架下分析模型的量子特性,需要用腔量子电动力学理论描述模型。这就需要知道求解量子主方程时此模型相关的参数。本文结合了量子电... 

【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２典型半导体量子点禁带宽度的可调范围??１．１．３表面等离子体微纳结构??

流子之间的库伦作用会增强。??体材料尺寸到纳米尺寸的范围内，半导体量子点的禁带宽度是可以调节的，??图１－２展示了某些半导体材料的禁带宽度可调范围。??４?Ｉ??３－?ｙ?了?Ｉ??５?１?半导体?了?▲?Ｔ??爸?Ｔ?Ｔ?Ｔ?Ｔ?Ｔ?？??錢＿?４?Ｉ?Ｉ??Ｓ?丄?Ｉ?Ｔ??▽?１??Ｔ?Ｋ３＿Ｍｍ??－Ｔ－?－＂；：卞厂：??？?ｉ?？?＊??丄ｉ?半金鹿－金姊???Ｉ?｜?｜?｜?｜?｜?ｔｉｉｉ?｜?１?｜?｜?｜?｜???Ｘ，?ｃ－？?ｒｊ?＾?ｓｌ?＾?＊＊－？?＾?Ｃ－?－Ｃ?ｉｎ?〇?Ｑ?＼ｒ‘?ｒｊ?ｚ）??ＴＤ＾ｉ—?ｚ：?ｉｒ，?ｊｚ?ｒ－?ｉ＝?＾??ｒ?１?ＴＤ?－７３?ｒ３?＾?＾?ｓｉ）?ｄ?—?：：?二二＊?二、?ｄ?＝??ＣＪＵＯＧ?二二一?一?二??图１－２典型半导体量子点禁带宽度的可调范围??１．１．３表面等离子体微纳结构??等离子学是纳米光电子领域的一个主要的组成部分，它研宄了电磁场是如何??被束缚在波长量级的维度甚至比波长更小的量级的维度。等离子体引起了亚波长??范围的光学近场增强，这是由于金属表面或者很小的金属纳米结构上电磁辐射和??传导电子之间的相互作用过程。??表面等离子体（ｓｕｒｆａｃｅ?ｐｌａｓｍｏｎｓ）共振时金属纳米结构中最为突出的光学性??质。它是有外加电磁场激励时由一系列电子的集体振荡产生的。表面等离子体共??振实现起来并不容易｜２７，２８１。对于金属纳米颗粒而言，电子在各个方向上都被局限??起来

北京邮电大学工学硕士学位论文???（二）选择材料??有了几何结构之后，还要给它定义材料。Ｃｏｍｓｏｌ?Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ内置丰富的材??库，涵盖了科研工作中的所需的大部分材料，可以在“添加材料”中搜索自己??要添加的材料即可。除此之外，还可以通过材料函数和输入介电常数等方法自??义模型中几何实体的材料。自定义材料有插值函数、解析函数、和分段函数三??可定义材料属性的函数。??（三）选择适当的射频接口??射频的物理场接口中，电磁波，频域接口（Ｒａｄｉｏ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）用于求解时谐??磁场分布［２Ｑ］。该物理接口为电场求解时谐波波动方程。可用于计算高频系统??电场和磁场，也就是说，在波长与系统尺寸相当的系统中。这些物理接口可以??于对时间谐波和瞬态电磁场进行建模，求解全场或散射场。物理场可以添加单??或者多个，本文只添加了一个物理场接口，正是电磁波，频域物理场接口。??（四）定义边界条件和初始条件??ｘｏ°?ｆ?１?＇?＇?！?１?＇?＇??


本文编号：2912102