1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室, 上海 200083
2 湖州学院 电子与信息系, 浙江 湖州 313000
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院, 浙江 杭州 310024
5 同济大学 物理科学与工程学院, 上海 200092
近年来, 利用金属纳米结构表面等离激元共振提高半导体材料的发光效率取得了重要进展, 但是相关结构体系面临着加工技术复杂、重复性差等缺点。本文报道了一种新型超薄、大面积、共振可调的平面双层纳米媒质用于增强量子点发光, 其结构由深亚波长厚度、高吸收率特性的氧化铜(CuO)薄膜和金(Au)薄膜构成。实验结果显示, 通过改变CuO薄膜厚度可以灵活调节CuO/Au双层堆栈结构的反射光谱, 以其为基底旋涂CsPbBr3钙钛矿量子点后与裸石英旋涂CsPbBr3量子点参考样品相比实现了最大7倍的荧光发光增强。理论分析表明, 荧光增强效应与强光学非对称法布里-珀罗薄膜干涉引起的高效光吸收和局域场增强导致的自发辐射速率加快相关。
荧光增强 CsPbBr3量子点 深亚波长 F-P干涉 自发辐射速率 photoluminescence enhancement CsPbBr3 quantum dots deep-subwavelength F-P interference spontaneous emission rate
1 南开大学 电子信息与光学工程学院 现代光学研究所, 天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室, 天津 300350
2 天津大学 精密仪器与光电子工程学院, 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
采用电磁场有限元方法, 数值模拟了孔径型扫描近场光学显微镜(aperture Scanning Near-field Optical Microscopy, a-SNOM)在照明模式下的工作过程.针对金偶极天线结构, 改变天线 长度和纳米间隙尺寸, 计算了a-SNOM探针孔径的远场辐射速率随探针端面中心坐标变化的扫描曲线, 实现了超越a-SNOM探针通光孔径尺寸的天线金属纳米间隙的超分辨测量, 对于100 nm通光孔径的 探针, 可分辨最小尺寸为10nm(0.016倍波长)的金属间隙.通过对比金属和介质偶极天线的a-SNOM探针远场辐射速率测量的计算结果, 表明天线金属纳米间隙的超分辨测量的实现是由于金属间隙表面 等离激元的激发.
纳米光子学 偶极天线 扫描近场光学显微镜 分辨率 探针 间隙表面等离激元 远场辐射速率 Nanophotonics Dipole antenna Scanning near-field optical microscope Resolution Probe Gap surface plasmon polariton Radiative emission rate
天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)层置于金纳米颗粒与金基底之间,研究了金纳米颗粒对处于PMMA夹层中的分子或量子点辐射源的总辐射速率、远场辐射速率、辐射方向等的影响。与单个金纳米颗粒相比,当2,3,5,9个金纳米颗粒等间距排列时,总辐射速率和远场辐射速率都会增强。通过测量远场辐射方向,可以反推出纳米颗粒的数量和间距,从而实现纳米颗粒数量和间距的高精度测量。
薄膜 金纳米颗粒 辐射源 辐射速率 辐射方向 激光与光电子学进展
2019, 56(5): 053101
1 南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所光学信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300350
2 天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
基于时间相关单光子计数技术，研究了金纳米颗粒对CdSe/ZnS量子点荧光自发辐射的影响。制备了与金纳米颗粒有效耦合的量子点样品，测量了高浓度量子点样品的荧光寿命，发现金纳米颗粒能够显著降低量子点的荧光寿命。研究了单量子点的荧光特性，发现单量子点与金纳米颗粒耦合时，荧光寿命降低到无金纳米颗粒时的1%左右。通过数值计算，研究了量子点偏振方向，量子点与金纳米颗粒间的距离，以及金纳米颗粒直径等参数对量子点荧光自发辐射速率的影响。
材料 量子点 金属纳米颗粒 荧光寿命 自发辐射速率 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 071601
发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
研究了半导体纳米粒子(SNPs)-金属纳米颗粒(MNPs)耦合导致的SNPs的发光强度猝灭和荧光寿命增强潜在的物理机制, 并用传统Fster共振能量传递(FRET)理论描述和分析实验结果。光致发光光谱(PL)和时间分辨光谱观测表明, SNPs的PL强度发生了明显的猝灭, 荧光寿命从17.7 ns到30.8 ns延长了近2倍。这种杂化纳米结构表现出不同于杂化前各独立组分的新的协同相互作用光学性质。胶体化学使杂化SNPS-MNP纳米结构中SNPS和MNP构成一个新的单元称为等离激子激元(Plexciton)或激子等离子激元(Excimon), 这已在一系列杂化结构中被确认。基于泵浦-探测技术的飞秒瞬态吸收(TA)的实验结果证实了这种从激子-等离激元到等离激子的转换。实验结果分析表明, 传统Fster共振能量传递理论不能很好地描述实验结果, 在金属存在的情况下, 还需要对该理论进一步调整和改进。
杂化CsPbBr3钙钛矿/Pt纳米结构 能量传递 激子-等离子体耦合 荧光辐射速率减小 hybrid CsPbBr3 perovskite/Pt energy transfer exciton-plasmon couple lifetime enhancement
中国科学院物理研究所软物质物理重点实验室, 北京 100190
本文通过比较细菌叶绿素a(BChl a)吸附于Au纳米颗粒表面前后吸收光谱、荧光光谱、绝对量子产率和荧光寿命的变化,研究金纳米颗粒表面对吸附态细菌叶绿素a(BChl a)自发荧光辐射过程的影响.结果表明,BChl a吸附到Au纳米颗粒表面后,单体和二聚体BChl a吸收峰位均红移约3 nm;BChl a单体发射的荧光峰位置从784 nm红移到791 nm,BChl a二聚体发射的荧光峰位置从684 nm红移到689 nm,二者荧光均发生淬灭;荧光量子效率降低;荧光寿命在误差范围内保持不变.原因可能来自两个方面:(1)BChl a吸附到Au导电表面后使得与自发辐射跃迁速率相关的光子能态密度变小,从而使BChl a自发辐射速率降低;(2)BChl a与纳米Au颗粒表面间的无辐射能量转移导致吸附态BChl a非辐射速率增大.
细菌叶绿素BChl a 纳米金 自发辐射速率 非辐射速率 绝对量子产率 bacteriochlorophyll a gold nanoparticles spontaneous emission rate non-radiation rate absolute quantum yield
1 皖西学院材料与化工学院, 安徽 六安 237012
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 中国科学院大学, 北京 100049
高亮度的激光钠信标有利于提高自适应光学波前探测的准确性和灵敏度，但是在激光与钠原子作用的过程中，反冲和下抽运限制了钠原子激发态概率的增长，减小了钠原子的自发辐射速率和回波光子数。通过对窄带/宽带激光与钠原子作用产生反冲和下抽运效应的研究，结果表明：对于低能量的连续激光与大气中间层钠层作用，窄带激光反冲和下抽运效应比宽带激光严重，但是自发辐射速率比宽带激光大很多，获得的回波光子数明显多于宽带激光；对于宽带激光，其激发的回波光子数较少，但是具有不易饱和、反冲效应小的优点。
大气光学 激光钠信标 反冲 下抽运 激发态概率 自发辐射速率
中国科学院上海光学精密机械研究所强光光学开放研究实验室, 上海 201800
研究了类Be氩离子内壳层电子光电离的激发能级、寿命和辐射速率、谱线波长和振子强度,并给出了位于“水窗”波段的谱线波长和谱线强度。
光电离 寿命 辐射速率 振子强度
