基于表面等离激元热载流子效应的光解水研究进展

近年来,二氧化钛、氧化锌等半导体材料被广泛应用于光解水研究中。金属纳米结构激发的表面等离激元(SPP)热载流子效应能够有效地俘获入射光,进一步增强光能与化学能之间的转换效率,是提高半导体光解水性能的一种可行方法。合理地将金属纳米结构与半导体材料相结合,可以制备出高性能的光解水器件。首先介绍了半导体光解水以及SPP热载流子效应的基本原理,并以此为基础介绍了SPP增强型半导体光解水反应的物理机理。随后,依据半导体的形貌不同,总结了SPP热载流子效应用于不同纳米结构的研究进展。最后,对基于SPP热载流子效应的半导体光解水研究的发展趋势与挑战进行了展望。

一种表面等离激元干涉型窄带梳状滤波器优化设计研究

为了压窄梳状滤波器单信道带宽,提高有限频带资源利用率,本文提出一种表面等离激元(surface plasmon polaritons,SPPs)干涉型梳状滤波器。在单信道带宽被压窄的同时,伴随通带透射率和信道数大幅提升。利用时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)法数值模拟了梳状滤波器设计参数对透射光谱的影响,探究了产生机理,优化了设计结构。研究结果证明,梳状透射光谱单信道超窄带宽是SPPs和石墨烯微腔双重干涉的结果。梳状透射光谱主要集中在1—1.24μm近红外波段,单信道带宽最优值可达4.2 nm,信道数高达18个。同时可通过调控顶层二氧化硅(SO)的宽度实现相邻信道间距、单信道带宽和信道数的需求选择,尤其梳状光谱是由滤波器结构材料自身耦合共振激发的,结构简单,更易于片上集成。

飞秒激光在6H-SiC表面诱导偏振依赖纳米结构特性研究

激光诱导偏振依赖纳米结构是一种有效实现纳米图案化的技术,并且一直备受研究者的青睐。利用飞秒激光微加工技术,对6H-SiC晶体表面激光诱导偏振依赖纳米结构特性进行了研究。通过改变入射激光加工偏振态和延迟时间样品表面诱导产生了直径约为150 nm的球形纳米颗粒、椭圆形纳米颗粒和空间周期约为150 nm的高空间频率表面条纹结构。实验结果表明,入射激光偏振特性会直接影响诱导产生的微结构形貌,并且优先入射的飞秒激光对最终产生的表面微结构形貌有决定性作用。初步探讨了偏振依赖纳米结构形成的物理机制,表面等离激元(surface plasmon polariton,SPP)在表面微纳米结构的产生过程中扮演着重要角色,研究结果对激光诱导表面周期结构(laser-induced periodic surface structures,LIPSS)可控制备具有重要意义。

Ag线栅能带结构的有限时域差分法计算

Ag线栅具有超强的透射特性,色散能带结构的精确计算有助于分析理解亚波长结构中的电磁特性。利用有限时域差分法FDTD计算了亚波长Ag线栅能带结构,并根据该方法计算了周期为500nm的Ag光栅在不同厚度情况下的能带结构图。结果表明从该方法计算出来的能带结构中可以分析得到Wood异常、波导模式、SPP模式以及透射共振波长红移等多种电磁现象,与现有文献的理论分析一致。