金属纳米颗粒-双量子线混合系统非线性光学性质的研究

发布时间：2021-03-15 20:15

　　激光与介质相互作用时产生了许多有趣的新的光学现象,因此,非线性光学引起了人们极大的研究兴趣,同时也在理论研究和应用上有着巨大的发展。近年来,随着人们对理论研究的不断深入和微纳米加工技术的发展,制备符合科技应用的各样低维半导体材料成为研究热点。因此,有着巨大潜能的低维半导体材料如超晶格、量子阱、量子线、量子点等,因为有着阈值功率低,响应速率快和非线性光学系数明显等的优点而不断被研究。同时,人们追求精确度更高,响应更快,更耐用、更稳定和结构体积更微小的半导体器件下,那么继续不断追求发掘非线性光学相关的现象理论和追求更先进技术应用正符合人们的期望。与国家新生代高新科技技术有紧密密切相关的一些新材料例如超微光子光电晶体、碳纳米管、石墨烯、超导体、拓扑光学材料和电子绝缘体等等,正在不断推进理论研究和发展应用。现在关于这方面的理论研究主要集中在不同形状的量子点耦合金属纳米颗粒对非线性光学特性影响的研究,而金属纳米颗粒与两条量子线组成的耦合系统下关于非线性光学特性的研究比较欠缺。基于以上因素,本论文对金属纳米颗粒与两条材料为砷化镓GaAs的量子线耦合混合系统的非线性光学特性进行了理论研究。在本论文中... 

【文章来源】：广州大学广东省

【文章页数】：45 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

光学倍频现象实验，L1聚焦透镜，C石英晶体，L2准直透镜，P分光棱镜，1=694.3nm，2=347.15nm

4最早窥探到、应用到等离激元技术的是古罗马的Lycurgus变色玻璃杯（图1-2），这个杯子的神奇之处在于，在不同的光源角度下，人们看到的玻璃杯的颜色是不一样的。这只在四世纪诞生的杯子，直到检测科技发达的今天，人们才通过鉴证技术发现在制造这只玻璃杯的时候，参杂了上述介绍提到过的适合制备等离激元结构的黄金和白银，其直径约为50nm。四世纪的古人不可能掌握到了先进的纳米技术和理论知识，出现如此现象的原因直到近百年来才接下神秘的面纱。在100多年前，人们就观察到关于贵金属纳米颗粒在可见光区呈现出很强的宽带光吸收特征这一现象。然而当时并没有科学家能合理地解释这一现象。直到1941年U.fano根据金属和空气界面上电磁波的激发，结合了大量先辈们提出的有关于电磁表面波知识理论后，尝试对这种现象进行解释。经过不同科学家的大量实验和理论基础上，在1960年，E.A.Stren和R.A.Farrel第一次向全世界提出了表面等离激元的概念。到了1998年，T.W.ebbesen等人发表了有关于一束平行光透过金属薄膜上的亚波长小孔阵列结构时，发现在特定波长处发生异常透射增强的现象[5]，这个发现使金属等离子体表面波又重新受到世界瞩目关注。人们通过不断地研究理论基础和应用实验两个角度对表面等离激元展开广泛的研究，推动着表面等离激元学术研究的发展。图1-2Lycurgus变色玻璃杯，能随光照变化颜色。基于非线性光学效应和表面等离激元共振等现象与理论基础的研究，研究和设计能

10统对量子线的横截面图。图2-1混合纳米系统模型Fig.2-1.SchematiccrosssectionofdoubleQWscoupledtoaquantum-sizedMNP.当整个混合纳米系统受到形如()=0cos()电场辐射时，我们把两条量子线组成的系统堪称为一个具有激子能量的二能级量子系统，这个时候，激子能量分别为1和2，跃迁偶极矩分别为1和2，介电常数为这时两条量子线组成的系统哈密顿量为如下形式[32]：=111+22211(1+1)22(2+2)。（2-5）其中1和1(=1,2)分别时产生算符和湮灭算符。受电场()=0cos()辐射时，混合纳米系统中，会激起量子线中的电子带间跃迁和金属纳米颗粒的表面等离激元共振。其中，量子线中的电子跃迁过程会产生出一个振荡偶极子，这个振荡偶极子也会产生一个振荡的电磁场作用在金属纳米颗粒的表面等离激元上。这个振荡电磁场使得半导体量子线中的激子和金属纳米颗粒上的局域型表面等离激元形成一种新的集体激发，这种新的集体激发被称为复合激子。在这种相互作用中，左边量子线受到的总电场1组成如下：1=11(++),（2-6）在上式中，是由偏振电场0引起的局域场，是由金属纳米颗粒极化而产生的电场，是量子线之间相互作用产生电常右边量子线受到的总电场感应电场2与左边量子线受到的总电场1相似。金属纳米颗粒极化产生的电场可以写为：


本文编号：3084753