CN109041401A - X-spp纳米回音壁模式电子-空穴等离子体结构 - Google Patents

X-spp纳米回音壁模式电子-空穴等离子体结构 Download PDF

Info

Publication number
CN109041401A
CN109041401A CN201810856372.2A CN201810856372A CN109041401A CN 109041401 A CN109041401 A CN 109041401A CN 201810856372 A CN201810856372 A CN 201810856372A CN 109041401 A CN109041401 A CN 109041401A
Authority
CN
China
Prior art keywords
spp
electron
whispering
gallery
graphene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810856372.2A
Other languages
English (en)
Inventor
王冰
林振强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen University
Original Assignee
Shenzhen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen University filed Critical Shenzhen University
Priority to CN201810856372.2A priority Critical patent/CN109041401A/zh
Publication of CN109041401A publication Critical patent/CN109041401A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/14—Vacuum chambers
    • H05H7/18—Cavities; Resonators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

Abstract

本发明提供一种X‑SPP纳米回音壁模式电子‑空穴等离子体结构，所述电子‑空穴等离子体(EHP)激射ZnO纳米线侧面完全包裹石墨烯以构建SPP对WGM纳腔的三维限域及EHP与X‑SPP的核壳空间耦合结构，可同时实现SPP及局域离子体共振LSP效应，本发明的有益效果在于：石墨烯由于具有奇特的蜂窝状晶格结构、Dirac型能带及高载流子迁移率，因而在光与物质相互作用及等离子体方面具有高量子效率，所呈现出的超级场限域性、低损耗性、可调谐性及实验制备可实现性，使得与增益介质ZnO耦合时，可替代传统金属材料成为构建具有优异性能SPP对WGM谐振腔的合适选择；SPP与激子强耦合形成的X‑SPP可产生纳米激射，并针对石墨烯对微腔部分耦合会使裸露表面难以实现近场电场增强及亚波长尺度光场约束。

Description

X-SPP纳米回音壁模式电子-空穴等离子体结构
【技术领域】
本发明涉及一种电子-空穴等离子体结构，尤其涉及一种X-SPP纳米回音壁模式电子-空穴等离子体结构。
【背景技术】
直接宽带隙半导体ZnO已成为构建低成本、易制造、高效能紫外激射器件的重要新型材料，而ZnO微纳回音壁模式(WGM)谐振腔紫外激射已成为该研究领域的热门课题，然而，随着谐振腔尺度逐渐减小，腔内反射率的降低会直接导致辐射损耗增加及品质因子(Q)减小，从而大大影响ZnO纳米尺度WGM紫外激射性能。
【发明内容】
本发明目的在于解决ZnO微纳回音壁模式(WGM)谐振腔尺度逐渐减小，腔内反射率的降低会直接导致辐射损耗增加及品质因子(Q)减小，从而大大影响ZnO纳米尺度WGM紫外激射性能的不足而提供的一种新型X-SPP纳米回音壁模式电子-空穴等离子体结构。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种X-SPP纳米回音壁模式电子-空穴等离子体结构，所述电子-空穴等离子体(EHP)激射ZnO纳米线侧面完全包裹石墨烯以构建SPP对WGM纳腔的三维限域及EHP与X-SPP的核壳空间耦合结构，可同时实现SPP及局域离子体共振LSP效应。
进一步地，所述石墨烯沿微米线侧面部分包裹所诱导的SPP对WGM谐振腔的部分耦合、部分限域。
进一步地，所述电子-空穴等离子体(EHP)是当激发能量足够高使得激子密度高于Mott密度时，所述电子-空穴等离子体对之间的库仑吸引被屏蔽效应打破，从而使激子电离所致，SPP与激子强耦合形成的X-SPP可实现纳米尺度激射，SPP与激子强耦合形成的X-SPP可产生纳米激射，并针对石墨烯对微腔部分耦合会使裸露表面难以实现近场电场增强及亚波长尺度光场约束，X-SPP与EHP耦合可以诱导超低纳米尺度、超快激射动力学过程。
本发明的有益效果在于：
(1)石墨烯由于具有奇特的蜂窝状晶格结构、Dirac型能带及高载流子迁移率，因而在光与物质相互作用及等离子体方面具有高量子效率，所呈现出的超级场限域性、低损耗性、可调谐性及实验制备可实现性，使得与增益介质ZnO耦合时，可替代传统金属材料成为构建具有优异性能SPP对WGM谐振腔的合适选择；
(2)SPP与激子强耦合形成的X-SPP可实现纳米尺度激射，SPP与激子强耦合形成的X-SPP可产生纳米激射，并针对石墨烯对微腔部分耦合会使裸露表面难以实现近场电场增强及亚波长尺度光场约束，X-SPP与EHP耦合可以诱导超低纳米尺度、超快激射动力学过程。
【附图说明】
图1为本发明石墨烯沿微米线侧面完全部分包裹的SPP分布与LSP共振示意图。
图2为本发明石墨烯沿微米线侧面上部分包裹的SPP分布示意图；
图3为本发明石墨烯沿微米线侧面上部分及下部分包裹的SPP分布示意图；
图4为本发明石墨烯沿微米线侧面上部分、左部分及右部分包裹的SPP分布示意图；
图5为本发明石墨烯沿微米线侧面完全部分包裹的SPP分布示意图；
【具体实施方式】
下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步描述：
如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种X-SPP纳米回音壁模式电子-空穴等离子体结构，所述电子-空穴等离子体(EHP)激射ZnO纳米线侧面完全包裹石墨烯以构建SPP对WGM纳腔的三维限域及EHP与X-SPP的核壳空间耦合结构，可同时实现SPP及局域离子体共振LSP效应。
优选地，所述石墨烯沿微米线侧面部分包裹所诱导的SPP对WGM谐振腔的部分耦合、部分限域。
优选地，所述电子-空穴等离子体(EHP)是当激发能量足够高使得激子密度高于Mott密度时，所述电子-空穴等离子体对之间的库仑吸引被屏蔽效应打破，从而使激子电离所致，SPP与激子强耦合形成的X-SPP可实现纳米尺度激射，SPP与激子强耦合形成的X-SPP可产生纳米激射，并针对石墨烯对微腔部分耦合会使裸露表面难以实现近场电场增强及亚波长尺度光场约束，X-SPP与EHP耦合可以诱导超低纳米尺度、超快激射动力学过程。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (3)

1.一种X-SPP纳米回音壁模式电子-空穴等离子体结构，其特征在于：所述电子-空穴等离子体(EHP)激射ZnO纳米线侧面完全包裹石墨烯以构建SPP对WGM纳腔的三维限域及EHP与X-SPP的核壳空间耦合结构，可同时实现SPP及局域离子体共振LSP效应。
2.根据权利要求1所述的X-SPP纳米回音壁模式电子-空穴等离子体结构，其特征在于：所述石墨烯沿微米线侧面部分包裹所诱导的SPP对WGM谐振腔的部分耦合、部分限域。
3.根据权利要求1所述的X-SPP纳米回音壁模式电子-空穴等离子体结构，其特征在于：所述电子-空穴等离子体(EHP)是当激发能量足够高使得激子密度高于Mott密度时，所述电子-空穴等离子体对之间的库仑吸引被屏蔽效应打破，从而使激子电离所致。
CN201810856372.2A 2018-07-31 2018-07-31 X-spp纳米回音壁模式电子-空穴等离子体结构 Pending CN109041401A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810856372.2A CN109041401A (zh) 2018-07-31 2018-07-31 X-spp纳米回音壁模式电子-空穴等离子体结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810856372.2A CN109041401A (zh) 2018-07-31 2018-07-31 X-spp纳米回音壁模式电子-空穴等离子体结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109041401A true CN109041401A (zh) 2018-12-18

Family

ID=64648032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810856372.2A Pending CN109041401A (zh) 2018-07-31 2018-07-31 X-spp纳米回音壁模式电子-空穴等离子体结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109041401A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130070799A1 (en) * 2011-09-16 2013-03-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Surface plasmon laser
CN105538812A (zh) * 2015-12-11 2016-05-04 深圳大学 一种高灵敏度的传感膜及表面等离子体共振传感检测系统
CN107147006A (zh) * 2017-06-21 2017-09-08 广西师范大学 基于石墨烯和脊型波导的表面等离子激光器
CN207351900U (zh) * 2017-05-05 2018-05-11 南京邮电大学 一种表面等离子体增强型混合介质回音壁模式微腔传感器
CN108283178A (zh) * 2017-12-29 2018-07-17 江苏大学 ZnO/Ag/石墨烯纳米复合材料及制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130070799A1 (en) * 2011-09-16 2013-03-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Surface plasmon laser
CN105538812A (zh) * 2015-12-11 2016-05-04 深圳大学 一种高灵敏度的传感膜及表面等离子体共振传感检测系统
CN207351900U (zh) * 2017-05-05 2018-05-11 南京邮电大学 一种表面等离子体增强型混合介质回音壁模式微腔传感器
CN107147006A (zh) * 2017-06-21 2017-09-08 广西师范大学 基于石墨烯和脊型波导的表面等离子激光器
CN108283178A (zh) * 2017-12-29 2018-07-17 江苏大学 ZnO/Ag/石墨烯纳米复合材料及制备方法和应用

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHUNXIANG XU ET AL.: "Plasmon-enhanced ZnO whispering-gallery mode lasing", 《NANO RESEARCH》 *
GANGYI ZHU ET AL.: "Lasing Behavior Modulation for ZnO Whispering-Gallery Microcavities", 《ACS APPL. MATER. INTERFACES》 *
GUANGPING ZHU: "Investigation of the Mode Structures of Multiphoton Induced Ultraviolet Laser in a ZnO Microrod", 《JOURNAL OF NANOTECHNOLOGY》 *
王马华等: "ZnO 纳米棒中WGM 紫外受激辐射特性及其横向尺寸依赖", 《人工晶体学报》 *
王马华等: "氧化锌纳米棒中自发辐射的回音壁模腔增强", 《中国激光》 *
理记涛: "氧化锌/石墨烯复合回音壁模微腔受激辐射研究", 《中国博士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *
魏铭: "氧化辞/石墨烯复合结构的光电性能调控", 《中国硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ling et al. Polarization-controlled dynamically switchable plasmon-induced transparency in plasmonic metamaterial
Lu et al. Plasmonic-enhanced perovskite solar cells using alloy popcorn nanoparticles
Makarova et al. Enhanced light emission in photonic crystal nanocavities with Erbium-doped silicon nanocrystals
Kim et al. Whispering-gallery-modelike-enhanced emission from ZnO nanodisk
WO2008019175B1 (en) Generation of terahertz waves
Lin et al. A GaN photonic crystal membrane laser
Wang et al. Plasmon enhancement for Vernier coupled single-mode lasing from ZnO/Pt hybrid microcavities
Fu et al. Efficiency enhancement of InGaN multi-quantum-well solar cells via light-harvesting SiO2 nano-honeycombs
CN115437040A (zh) 一种具有局域场增强效果的介电超表面结构及其应用
Wang et al. Recent progress on optical frequency conversion in nonlinear metasurfaces and nanophotonics
Jiang et al. Plasmon-enhanced ultraviolet photoluminescence from the hybrid plasmonic Fabry–Perot microcavity of Ag/ZnO microwires
CN109041401A (zh) X-spp纳米回音壁模式电子-空穴等离子体结构
Lv et al. Loss compensation of surface plasmon polaritons in organic/metal nanowire heterostructures toward photonic logic processing
Bao et al. Hollow Au nanorattles for boosting the performance of organic photovoltaics
CN104242053A (zh) 一种ZnO单模紫外激光的实现与增强方法
Xu et al. Polarized light source based on graphene-nanoribbon hybrid structure
Wang et al. Giant bandwidth tailoring of perfect light absorbers: Empowered by quasibound states in the continuum
Yu et al. Design and fabrication of room temperature electrically pumped ZnO nanowire hybrid plasmonic lasers
Liang et al. Periodic surface nanostructures on polycrystalline ZnO induced by femtosecond laser pulses
Cui et al. Resonantly pumped 2.118 μm Ho: YAP laser Q-switched by a Cr2+: ZnS as a saturable absorber
Ferrara et al. Experimental investigation of stimulated Raman scattering gain in silicon nanocomposite and in amorphous silicon nanoparticles
Liu et al. Realization of regular resonance mode in GaN-based polygonal microdisks on Si
Staude et al. All-dielectric resonant meta-optics goes active
Liu et al. Efficient photon-pair generation empowered by dual quasibound states in the continuum
Cao et al. Antireflection effect of SiO2 thin film on the pyramidal textured surface of monocrystalline silicon

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181218