1 四川大学物理科学与技术学院,成都 610064
2 中英联合材料研究所,成都 610064
3 四川大学化学学院,成都 610064
针尖增强拉曼光谱(Tip-Enhanced Raman Spectroscopy,TERS)的增强机制中物理和化学效应的影响是一个非常重要的研究课题。通过采用基于原子力显微镜平台的针尖增强拉曼光谱系统,深入研究了金纳米光栅表面苯硫酚的针尖增强拉曼效应。通过与相同样品在表面增强拉曼光谱系统中不同模式的增强因子对比,发现在TERS中物理效应和化学效应对其拉曼信号的增强均有贡献,同时TERS技术会带来更大的化学增强效应,尽管在针尖加载的过程中并未改变苯硫酚与金光栅基底之间的化学环境。这种现象可以归因于苯硫酚分子在垂直金属表面方向上的各向异性及其与针尖表面电荷和外加光电场之间相互作用的影响。本文的研究促进人们对TERS机理的理解,为进一步完善TERS增强理论奠定基础。
针尖增强拉曼光谱 表面增强拉曼光谱 金属光栅 苯硫酚 tip-enhanced Raman spectroscopy surface-enhanced Raman scattering metal grating benzenethiol
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of High Energy Density Physics and Technology of Ministry of Education, Sichuan University, Chengdu 610064, China
2 College of Physical Science and Technology, Sichuan University, Chengdu 610064, China
In this Letter, a method for detecting the focused beam waist of lasers is proposed by using weak measurements based on the so-called weak-value amplification. We establish a propagation model to describe the quantitative relation between the beam waist and the amplified shift of the spin Hall effect of light (SHEL), which is sensitive to the variation of the beam waist. We experimentally measure the amplified shift corresponding to a different beam waist and the experimental data agrees well with theoretical calculation. These results confirm the rationality and feasibility of our method.
240.3695 Linear and nonlinear light scattering from surfaces 260.5430 Polarization 140.3295 Laser beam characterization Chinese Optics Letters
2015, 13(11): 112401
1 巢湖学院机械与电子工程学院, 安徽 合肥 238000
2 兰州理工大学理学院, 甘肃 兰州 730050
3 四川大学物理科学与技术学院, 四川 成都 610064
基于有限时域差分(FDTD)算法优化一类宽带光学透射的金属网格透明电极。设计的Ag、Au 和Cu 网格阵列在可见光(Vis)波段的透射率约70%，近红外(NIR)波段的透射率约90%。为提高透明电极的效费比和工艺兼容性，选择Cu作为电极材料，并分析封装材料、Cu纳米带表面粗糙度和工艺误差对透射率的影响。结果表明采用高折射率封装材料和增加Cu纳米带的表面粗糙度可以分别增加NIR 和Vis波段的透射率，减小NIR 波段频带宽度；增加铜纳米带的误差宽度会降低Vis-NIR 波段透射特性和减小NIR 波段的频带宽度。在封装材料折射率不高于1.5，铜纳米带的表面均方根粗糙度不超过8 nm 和误差宽度不超过20 nm 时，优化的Cu网格阵列在Vis-NIR 波段有较好的透射特性，可作为透明电极应用到光电器件。
材料 金属透明电极 有限时域差分方法 宽带透射 Cu网孔阵列 光学学报
2015, 35(10): 1016001
1 乐山师范学院 物理与电子工程学院, 四川 乐山 614000
2 四川大学 物理科学与技术学院, 四川 成都 610064
在有机太阳能电池(OSC)中，活性层的光学吸收能力和电学传输能力之间存在着严重的不匹配，这是制约OSC效率提升的主要因素之一，而表面等离子体陷光技术是解决该矛盾的一种有效手段。将金属光栅结构植入OSC中作为电极，建立了基于等离子体金属光栅电极的OSC器件模型，采用时域有限差分法分析了光栅电极的等离子体增强效应对器件内部光场的影响。结果表明，金属等离子体光栅电极具有优秀的陷光能力和角度响应特性，对活性层的光吸收具有明显的增强作用。
光学器件 陷光结构 时域有限差分法 有机太阳能电池 表面等离子体 光学学报
2015, 35(s1): s116001
1 四川大学物理科学与技术学院, 成都 610064
2 中英联合材料研究所, 成都 610064
3 四川大学高能量密度物理及技术教育部重点实验室,成都 610064
本文提出了一种石墨烯薄膜的自组装制备技术, 获得了高导电、高透明的均匀石墨烯薄膜,并对其进行了参数测试和光谱特性研究。研究表明此方法制备的石墨烯薄膜具有杂质含量少、高导电、高透明、膜厚均匀可控等优点,其平均透过率达到80%,方阻最低可达到0.2 Ω/sq,在透明电极和有机光电子学领域有重要应用前景。
自组装 石墨烯薄膜 方阻 透过率 拉曼光谱 self-assembly graphene film sheet resistance transmittance raman spectra
1 巢湖学院电子工程与电气自动化学院, 安徽 合肥 238000
2 四川大学物理科学与技术学院, 四川 成都 610064
基于光学天线原理，通过实验和数值计算研究了三角形银纳米颗粒膜对八羟基喹啉铝(Alq3)发光的猝灭。Alq3发光猝灭是由于光子能量与三角形银纳米颗粒的面内电四极子发生能量共振耦合。实验中，猝灭因子为0.25~0.5。三角形银纳米颗粒密度增加形成较多二聚体和三聚体等，使近场电场场强增加，激发效率增加，导致猝灭因子减小。数值模拟得到三角形银纳米颗粒对Alq3的平均猝灭因子为0.44，与实验结果基本一致。研究结果为基于三角形银纳米颗粒的分子传感、表面等离子体光学成像等应用提供了有价值的参考。
表面光学 发光猝灭 Purcell因子 量子效率 光学学报
2014, 34(11): 1116001
1 四川大学 物理科学与技术学院，四川 成都 610065
2 三峡大学 理学院，湖北 宜昌 443002
3 高能量密度物理及技术教育部重点实验室，四川 成都 610065
对近几年石墨烯基电极染料敏化太阳能电池的研究成果进行了追踪，分析了多种改性石墨烯电极应用于染料敏化太阳能电池后能量转换效率变化的原因，深入研究了改善石墨烯对电解质的还原电催化反应活性物理机理，为解决该电池存在的问题理清了思路，对该方向未来的研究工作给出了建议，探索和制备新材料以进一步打破石墨烯的层间堆叠是提高该电池性能的关键。
太阳能电池 染料敏化 对电极 光阳极 石墨烯 二氧化钛 solar cells dye-sensitized counter electrode photoanode graphene TiO2
1 四川大学高能密度物理与技术教育部重点实验室, 成都 610064
2 巢湖学院电子工程与电气自动化学院, 合肥 23800
本文通过湿法化学还原法合成了平均粒径为4.42 nm、标准差为0.98 nm的球形银纳米颗粒, 并研究了在不同反应时间后获得的银纳米颗粒对PVP和Alq3的荧光猝灭效应。通过深入研究发现, PVP的荧光猝灭效应主要由于其分子链上的酮基与Ag颗粒之间发生了静电吸附, 进而导致处在激发态的PVP分子与银颗粒之间产生电子或者能量转移（即非辐射弛豫）, 猝灭了PVP的荧光发光; 而Alq3的荧光猝灭效应则主要归因于银纳米颗粒的欧姆损耗。通过采用时域有限差分法进行模拟发现, 溶液中随机分布的银纳米颗粒, 不仅能够吸收激发电磁波, 削弱激发场强度, 而且能够吸收荧光分子辐射的电磁波, 进而猝灭了Alq3分子的荧光效应。这些研究成果将有利于了解金属纳米颗粒与PVP及Alq3分子荧光发光之间的关系, 为调控荧光发光提供指导。
银纳米颗粒 荧光猝灭 偶极子 Silver nanoparticles PVP PVP Alq3 Alq3 Fluorescence quenching Dipole
肖啸 1,2,3,4,*谢世伟 1,3,4张志友 1,3,4李淑红 1,3,4[ ... ]杜惊雷 1,3,4
1 四川大学物理科学与技术学院 纳光子技术研究所, 四川 成都 610064
2 乐山师范学院物理与电子工程学院, 四川 乐山 614000
3 四川大学 高能量密度物理及技术教育部重点实验室, 四川 成都 610064
4 四川大学 中英联合材料研究所, 四川 成都 610064
有机太阳能电池吸光活性层的电学传输特性和光学吸收特性不匹配，是制约其能量转换效率提升的主要原因之一。采用陷光结构操纵入射光波，提升电池对光的约束和捕获能力以达到“电学薄”和“光学厚”的等效作用，是解决有机太阳能电池光电矛盾的有效手段。从光学和电学的双重视角考察了单结有机太阳能电池的运行机理，详细讨论了等离子体、光子晶体等各类结构的陷光原理与特点，展望了有机太阳能电池陷光结构的发展趋势，有助于拓展其设计思路和理解下一代太阳能电池的先进光学管理理念。
光学器件 陷光结构 有机太阳能电池 活性层 激子 激光与光电子学进展
2013, 50(5): 050006
四川大学物理科学与技术学院 纳光子技术研究所, 四川 成都 610064
金属纳米孔阵列作为彩色滤波器件在OLED中有很好的应用前景。本文提出利用胶体晶体刻蚀与真空沉积技术制作大面积金属纳米孔阵列滤波器, 并用FDTD模拟优化所需要加工的金属孔阵列的结构参数, 分析了其滤波效果及其物理规律和机制。研究表明: 在选择粒径为720 nm的PS球、刻蚀剩余粒径为240 nm、金属膜厚度为120 nm的条件下, 满足CIE红光显示标准的共振波长为704.06 nm, 强度透射率为52%, 透射谱带宽为24.8 nm。模拟结果为用PS球刻蚀技术制备金属纳米孔阵列的实验提供了理论支持。
有机发光二极管(OLED) 彩色滤波器 胶体晶体 强度透射率 OLED color filter colloidal crystal intensity transmittance
