基于表面等离子体激元共振的飞秒抽运探测技术研究

对基于表面等离子体激元共振(SPR)的飞秒抽运探测技术进行了系统地数字分析.计算结果表明,利用SPR技术可将飞秒抽运探测信号强度ΔR/R提高2—3个数量级,其提高的比例依赖于金属膜的厚度和探测光的入射角,其中R和ΔR分别为探测光反射率的总量和变化量.特别地,对于金属-吸收介质体系,金属膜的介电常数变化对ΔR的影响仅为吸收介质影响的2%,所以ΔR/R主要反应吸收介质中的动力学过程,因此该技术对研究表面和界面的超快动力学过程具有重要的意义.

La,Nb共掺杂BiFeO_3薄膜中的光致应变效应及应力调控

本文利用反射式飞秒抽运-探测技术,系统研究了飞秒激光诱导La和Nb共掺杂的铁酸铋(Bi0.8La0.2Fe0.99Nb0.01O3)薄膜中纵向声学声子的动力学过程,声学声子的产生源于光致应变效应.实验发现不同的衬底(ZrO2和PbMg1/3Nb2/3-PbTiO3)可以调制外延生长的Bi0.8La0.2Fe0.99Nb0.01O3薄膜的面外弹性系数C⊥.此外,通过对压电晶体衬底PbMg1/3Nb2/3-PbTiO3外加电压,实现了对薄膜应力的调制.

锰酸钇薄膜中Mn^(3+)离子d—d跃迁的超快光谱学研究

本文利用时间分辨光谱技术,系统研究了飞秒激光诱导YMnO_3薄膜中Mn^(3+)离子3d轨道跃迁的载流子动力学过程.当抽运光子能量为1.7 eV,对应于Mn^(3+)离子的3d轨道跃迁,抽运-探测零延迟时间处的透射率变化随着温度的降低逐渐减小.这起源于低温下短程反铁磁有序诱导Mn^(3+)离子d—d能级发生'蓝移'.载流子弛豫过程由快、慢两个过程组成,分别对应于电子-声子相互作用和自旋-声子相互作用.实验发现,当温度低于80 K,电子-声子热化时间显著增加,表明低温下电子-声子的耦合强度受长程反铁磁有序的影响.

Fe/Si薄膜中相干声学声子的光激发研究

本文通过抽运一探测技术,利用飞秒激光脉冲激发并探测了Fe/Si薄膜中的高频相干声学声子.通过经典的阻尼谐振函数,对声学声子的动力学行为进行了拟合.实验及拟合结果表明,该声学声子的共振频率约为0.25 THz,其退相时间约为12 ps,且都与激发光的波长和能量密度无关.声学声子的振幅随着激发光能量密度的增加而线性地增强.临界参数12_Τe-ph/T约为0.6,表明相干声学声子的驱动力主要来源于电子热应力的贡献.最后,结合薄膜的厚度和质量密度,可以得到室温下垂直于该.Fe/Si薄膜表面(out of plane)的弹性常数C_⊥约为283 GPa.

CdSeS量子点的超快光物理特性研究

利用飞秒抽运-探测透射技术,研究了室温下CdSeS半导体量子点激发态载流子的弛豫过程与抽运光能量密度和光子能量的关系。实验结果表明,CdSeS量子点激发态载流子的弛豫有3个过程:1)约为10ps的一个快速弛豫过程,此过程随着抽运光能量密度的不断增加而逐渐变慢,与光子能量没有明显的依赖关系,认为此过程是由载流子和光学声子的散射引起的;2)约为100ps的一个弛豫过程,此过程与抽运光能量密度及光子能量都没有明显的依赖关系,认为此过程是光激发载流子被缺陷态捕获而形成的限域载流子的弛豫过程;3)一个纳秒量级的带-带跃迁的弛豫过程。零延迟时间下的透射变化量随着抽运光能量密度的增大而增大,当抽运光能量密度增大到一定程度时,零延迟下的透射变化量逐渐趋于饱和。

捕光天线和反应中心的超快光物理研究

文章主要介绍了紫细菌Rhodobactersphaeroide光合作用原初过程中的两种重要的功能体——捕光天线和反应中心的超快光物理研究,利用飞秒抽运-探测和飞秒瞬态吸收探测技术已经对捕光天线内两种色素(B800和B850)内部或之间的能量传递过程作了广泛的研究和测试,其能量传递过程发生在几百飞秒至几个皮秒时域;而在反应中心中,在几种色素间的电荷分离以及电子传递过程也仅为皮秒量级.