谐振腔-单层二硫化钼系统中的高阶腔耦合等离极化激元

以单层MoS_(2)为代表的二维过渡金属硫族化物,因具有可调谐的非零带隙,故应用在光电子学器件中要比石墨烯更具优势.本文使用经典电磁理论和有限元分析方法,研究了谐振腔中腔模与单层MoS2等离激元之间耦合形成的腔耦合等离极化激元,并重点计算和验证了其中高阶模式的特性.考虑到化学气相沉积法生长的单层MoS_(2)中衬底、多晶和缺陷会引起弱电子局域化,从而导致基于自由电子气假设的Drude模型准确性变差,故本文在理论和仿真中使用了Drude-Smith模型描述单层MoS_(2)光电导率,该模型通过拟合实验数据得到.基于此,不仅导出了高阶腔耦合等离极化激元的色散方程,并求解出了其色散曲线,还通过仿真计算验证了这些高阶模式的存在性,分析了其基本性质以及弱电子局域化的影响.上述结果能加深对二维材料等离激元的耦合激发以及特性调控的理解,所用理论模型也能推广到其他低维、拓扑量子材料相关的等离系统当中.

单层二硫化钼的磁光电导率研究

考虑外加磁场导致的量子化朗道能级以及邻近效应诱导产生的交换作用,采用无规相近似(Random-phase approximation,RPA)下的介电函数对单层二硫化钼(Monolayer molybdenum disulfide,ML-MoS_(2))的纵向磁光电导率进行理论研究。探究了磁场、邻近效应诱导产生的交换作用等因素对纵向磁光电导率的影响。在太赫兹(Terahertz,THz)频段,可以看到由导带内电子跃迁所贡献的两个磁光吸收峰。在可见光频段,可以观察到从价带到导带电子跃迁所贡献的多个磁光吸收峰。研究结果表明,邻近效应诱导产生的交换作用和磁场强度对纵向磁光电导率有重要的影响,单层二硫化钼可应用于可见光到太赫兹频段的自旋电子学和谷电子学磁光器件。

强磁场下氮掺杂金刚石中法拉第旋转效应的偏振太赫兹时域光谱测量

氮掺杂金刚石(N-D)是最重要的碳基电子材料之一,由于氮相关色心的存在,其具有许多有趣而独特的物理特征。文章中研究了等离子体化学气相沉积法生长的N-D样品的太赫兹(THz)磁光特性。应用偏振THz时域光谱(THz TDS)技术,在0~8 T磁场和80 K温度条件下,测量了N-D样品在法拉第几何结构下的THz透射光谱,得到了N-D材料的法拉第旋转角和椭偏率、复横向(或霍尔)磁光电导率以及复左、右旋介电常数随磁场的变化规律。结果表明,N-D材料具有优良的THz磁光法拉第旋光效应,可应用于THz旋光器件。

基于GaInAs/AlInAs中红外量子级联激光器的自洽电子子带能级结构研究

中红外(Mid-infrared,MIR)量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)已被广泛应用于定向红外对抗、自由空间光通信、痕量气体传感等重要领域。利用Nextnano++软件进一步完善了自洽计算基于MIR QCL器件的薛定谔方程和泊松方程的理论方法。针对InP衬底上生长的GaInAs/AlInAs多量子阱MIR QCL器件,研究了四能级双声子共振QCL结构中有源区的电子子带能级结构,并对这些子带能级随器件工作温度、驱动电场、注入区掺杂浓度等变化的规律进行了系统研究,获得了与实验结果一致的理论结果。此工作为MIR QCL器件的生长和制备提供了理论设计和研究方法,为了解器件工作条件提供了理论预期,也为进一步提高MIR QCL的发光功率和效率提供了理论研究支撑。

晶格中心插入体的对称性及取向对二维声子晶体带隙的影响

以二维钢/气体系声子晶体为模型,采用平面波法研究了圆柱正方及六角晶格中心添加插入体的对称性及取向与带隙的关系,给出了四方、六方、八方及圆柱插入体结构的带隙分布图及带隙随柱体取向的变化关系图.发现在低填充率条件下,插入体的截面形状与晶格类型相同时最有利于能带简并态的分离而获得带隙,但填充率较高时,采用高对称性的插入体可以获得最宽的带隙.正方晶格中心插入体取向对带隙的影响要比在六角晶格中更为显著.对四方柱正方晶格声子晶体的研究表明,仅旋转原柱体要比在其中心插入柱体后旋转更容易获得低频宽带隙,单独运用添加柱体或旋转非圆柱体来降低晶格对称性以获取低频带隙的方法要比同时使用两种方法效果更好.此外,从机理上对计算结果进行了解释.

金属纳米线结构中的量子化声子模式（英文）

对金属纳米线结构中量子化的声学声子模式进行了详细的理论研究。利用柱形纳米线结构来描述以氧化铝为模板制备的金属镍纳米线。考虑器件结构中弹性声波对应的边界及连续条件,求解弹性波波动方程,可以得到纳米线结构中量子化的声学声子模式。发现量子化的声子能量和不同声子态之间的能量差会随着纳米线半径的减小而增大。在色散关系中,允许的声子模式位于q_zV_(Al2O3)这条直线的下方,这一特征不随纳米线半径的变化而改变。研究结果表明,金属纳米线系统在高频超声器件中具有潜在的应用前景。