等离激元

摘要： 基于等离激元纳米材料具有优异的光学调控性能,综述了等离激元荧光增强的基本机理,分别阐述了具有特定功能的等离激元增强荧光的纳米结构(PEFNSs)的构效关系,包括等离激元纳米核的材料、形状、尺寸、等离激元纳米颗粒(PNP)与荧光物质间的距离以及荧光物质种类对荧光增强的影响,最后综述了PEFNSs在生物传感器、生物成像和光热疗法和光动力疗法等生物医学领域中的应用,且其在生物、物理、化学等领域的应用具有重要意义。

摘要： 太赫兹波具有良好的穿透性、低能性和宽带性,在高速空间通信、环境监测、外差探测、医学探测、无损检测和国防安全等领域具有重要的应用前景。波导传输技术和功能器件是太赫兹系统不可或缺的重要组成部分,太赫兹波导的性能决定了太赫兹系统的信号传输效率和集成度,引起人们的研究兴趣。近年来,太赫兹波导的发展取得了长足的进步,从普通的金属空心波导到金属线波导、介质光纤,再到最近的人工表面等离激元波导、石墨烯、铌酸锂等新型波导,它们展现出了各自的优势,令人振奋。该综述全面介绍了太赫兹波导领域的发展及研究近况,并对其未来应用进行了展望。

摘要： 红外探测器具有把物体辐射的光子信息转换为电信号的能力,拓宽了人们观察自然环境与人类活动的边界.当前,长波及甚长波红外探测器已在大气监测、夜间侦查、深空探测等领域有诸多应用.随着各国对高端红外探测器要求的快速提升,传统红外探测器难以兼顾高响应率、高响应速度以及多维探测等性能指标的瓶颈日益凸显.基于微纳光学理论设计的人工微纳结构,可实现其与红外光子的高效耦合,综合调控红外光场的振幅、偏振、相位及波长等自由度.为拓展红外探测器额外的调控自由度,进而在实现高量子效率的同时,兼顾较高的响应速率与优异的偏振或波长选择性,集成红外探测器与人工微纳结构的研究思路近年来被广泛应用.本文讨论了人工微纳结构在长波及甚长波红外探测领域的应用进展,详述了表面等离激元、局域等离激元、谐振腔结构、陷光结构、超透镜、赝表面等离激元、间隙等离激元和声子极化激元等机制的应用现状及各机制固有的优劣势,进而指出了人工微纳结构在长波及甚长波红外探测应用的发展前景与方向.

摘要： 金属表面等离激元是光与金属表面自由电子集体振荡耦合形成的一种表面电磁模式,具有突破衍射极限的光传输能力和纳米尺度的电磁能量局域效应。然而,亚波长、高局域的金属表面等离激元也同时呈现出能量损耗较高的特性,这使得等离激元光子器件的实用化仍然面临严峻挑战。碱金属作为等离激元领域的新材料,具有众多优异的性质,使之成为突破贵金属(金和银)光频损耗极限可能的材料体系之一。总结了金属表面等离激元的基本光学性质及其研究进展,在当前等离激元损耗研究的基础上,重点归纳了碱金属等离激元损耗的理论分析方法,并分析了碱金属等离激元的实验进展与当前需要解决的问题,为碱金属等离激元学的进一步发展提供了思路。

摘要： 亚波长人工微纳结构,诸如超构材料和超构表面等,可以实现很多天然材料所不具备的新颖光学性质,为电磁波的操控提供有效手段。但基于静态结构而研制出的光学材料和器件往往只具有固定的光学功能,难以应对复杂多变的实际应用需求。近年来,人们将二氧化钒等相变材料引入人工微纳结构,实现了一系列可调光学材料和器件,其性能可实时改变和动态控制。本文回顾了二氧化钒的结构、相变机制及其物理特性等研究,展示了热、电、光等激发方式对二氧化钒相变的调控,系统总结了基于二氧化钒相变实现动态可调亚波长光学材料和器件的研究进展,期望推动发展新型亚波长动态可调的光电功能材料和器件。

摘要： 介电常数近零材料及相关物理现象近年来逐渐成为一个快速发展的研究领域。在介电常数近零材料中,光与物质相互作用显著增强,为设计新型光学功能器件提供了重要思路。从线性和非线性光学范畴综述了介电常数近零材料中光与物质相互作用的原理与应用进展。在线性光学部分,讨论了透明导电氧化物材料的光学性质、介电常数近零模式、载流子的电调控等方面的内容。在非线性光学部分,讨论了介电常数近零材料在非线性折射率调控、非线性频率转换以及时变ENZ材料中的非线性光学响应等方面的研究进展。最后,展望了介电常数近零材料领域的未来研究方向和应用领域。

摘要： 超材料作为一种人工电磁材料,展现了强大的电磁调控能力。超导材料由于具有低损耗、抗磁性、宏观量子效应、可调谐等特性,在超材料的研究中展现了独特的优势。本文对超导超材料的研究进展进行了总结。首先,总结了各种类型超导超材料的发展现状。接下来,对超导超材料在科学研究和工程中的应用进行了介绍。最后对超导超材料的发展趋势进行了展望。

摘要： 太阳电池的光电转换效率随着组件温度升高而降低,适当冷却可以改善电池效率,延长使用寿命,因此人们对运行中太阳电池的冷却问题越来越关注。相比主动冷却,太阳电池的被动冷却具有自我维持和无额外能耗等优势,近年来被广泛研究。其中基于光谱选择的被动冷却主要包括两个方面:一是选择性地屏蔽太阳辐射(0.3~2.5μm)中的亚带隙光,减小吸收热,但保持光电响应波段光的高透射率;二是提高光伏表面中红外波段(4~25μm)的发射率,提升寄生热的辐射散热能力。本文从光谱选择的角度出发,对促进太阳电池降温的太阳光谱选择、辐射制冷及全光谱选择的材料和结构进行了归纳和总结。通过刻蚀、溅射、辊涂等方法在玻璃表面制备的光谱选择材料可以屏蔽太阳光谱中不激发光电效应的波段,增强中红外辐射制冷能力,从而有效降低光伏温度和提高光电转换效率。此外,文章还对被动式制冷材料的产业化潜力进行了展望,为相关的开发提供参考。

摘要： 提出了一种实现高性能宽带近红外热电子光电探测器的多层薄膜器件结构,该结构基于TiN/TiO_(2)肖特基势垒和TiN/分布式布拉格反射器形成的塔姆等离激元。通过光学传输矩阵和热电子发射理论模拟计算结果表明,高折射率比介质层构成的分布式布拉格反射器有效扩展了TiN薄膜吸收光谱和器件响应光谱,同时增强了TiN薄膜的吸收率和器件响应度。通过调控分布式布拉格反射器结构参数、TiN薄膜厚度和MgF减反射层厚度,可获得高达29.2 mA/W的响应度,响应光谱半峰全宽约为900 nm,为高性能宽带近红外热电子器件的实现提供了新的途径,有利于拓展热电子光电探测器的应用领域。

摘要： 基于自由电子气体模型,利用线性响应理论结合格林函数方法求解了单层原子体系的等离激元频率,得出了可适用于高电子密度短波情形的等离激元色散关系的解析解。研究结果表明:原子层的厚度会降低等离激元的频率,原子层越厚,等离激元频率越小,这种变小在波矢越大时表现得越明显。当单层原子的厚度趋于零时,其等离激元的色散关系趋近于纯二维等离激元的色散关系。此外,在单层原子体系等离激元频率的一阶近似中,发现长波近似下等离激元频率的相对修正与波矢以及原子层的厚度都呈线性关系。

摘要： 近年来,由于可调的发光性能、成熟的硅电子设备技术和良好的生物兼容性,硅量子点(SiQDs)已经逐渐成为当前国际上的一个热门研究领域和方向,硅量子点器件广泛应用于生物光子学和光电子学领域,如LED、太阳能电池和传感器等.设计了多种金属颗粒和硅量子点的复合结构，研究了等离激元调控下硅量子点的发光性能和能量传递。首先，选取共振吸收峰和发光波长相匹配的合适尺寸与结构的金属微纳结构和硅量子点，利用金属颗粒表面包覆的二氧化硅层的厚度和聚电解质调控两者间的距离，通过化学键和静电吸引将硅量子点吸附在二氧化硅层表面，并形成一层均匀致密的包覆层。相比于之前曾广泛研究的染料分子、Ⅱ-Ⅵ族和Ⅳ-Ⅵ族量子点，硅量子点间接跃迁的特性决定了其较小的振子强度，等离激元对其发光性能和能量传递的影响也更加复杂。

摘要： 对胺基苯硫酚(PATP)的表面增强拉曼谱图中出现的b2模已被证实为其催化偶联产物4,4'-二巯基偶氮苯(DMAB)的ag模.实验结果表明在粗糙银电极表面,PATP能在表面等离激元(SPR)的驱动下发生偶联反应,生成DMAB.以新型非水性溶剂离子液体作为电解质,利用其良好的导电性、较宽的电化学窗口等优越性,通过电化学(EC)与表面增强拉曼光谱(SERS)联用,研究了PATP在粗糙银电极表面的转化.通过观察比较a1模、ag模的消长,发现在较强的激光功率下,PATP能快速转化为DMAB.而在水的存在下,DMAB也可以在较负电位下还原分解为PATP,无水条件下则不能实现此逆向反应.

摘要： 本发明提供一种电测定型表面等离子体激元共振传感器，具备等离子体激元共振增强传感器芯片和电测定装置，所述等离子体激元共振增强传感器芯片是将依次配置有电极、硅半导体膜和等离子体激元共振膜电极的传感器芯片与棱镜按照所述棱镜、所述电极、所述硅半导体膜和所述等离子体激元共振膜电极的顺序配置而成的，所述电测定装置由所述电极和所述等离子体激元共振膜电极直接测定电流或电压。

摘要： 本发明公开了一种表面等离激元编码单元及表面等离激元编码芯片。该表面等离激元编码单元包括：透明衬底和设置于透明衬底一侧的金属层；金属层包括至少两组编码组件；每个编码组件包括编码信号产生元件，编码信号产生元件包括第一狭缝和第二狭缝；每个编码组件还包括位于编码信号产生元件的两侧的第一编码信号接收元件和第二编码信号接收元件；每个第一编码信号接收元件以及每个第二编码信号接收元件均包括一组光栅结构，每组光栅结构包括至少两个凹槽；凹槽的延伸方向与第一狭缝的延伸方向之间的夹角不等于90°，且凹槽的深度小于金属层的厚度。本实施例提供的表面等离激元编码单元，可以实现更大的存储密度。

摘要： 本发明提供了一种等离激元光子源器件以及产生表面等离激元光子的方法。本发明的产生表面等离激元光子的方法包括：在介质层表面制备一层石墨烯，作为表面等离激元传播载体；在石墨烯上制备一层半导体层，从而使得介质层和半导体层共同构成等离激元光子源的波导层，以限制表面等离激元模式；在半导体层内部形成一层半导体量子点；利用外部激光照射半导体层，使得量子点受激辐射出的光子由于等离激元强耦合作用而转化成在石墨烯中传播的等离激元光子。

摘要： 本发明公开了一种石墨烯表面等离激元器件，其包括由导电周期性散射体‑介电层‑石墨烯层形成了类电容结构，从而通过导电周期性散射体，如一维/二维导电光栅来增大自由空间光的波矢，使之与石墨烯传导型等离激元的波矢相匹配，以激发石墨烯传导型等离激元；同时，可通过在石墨烯层和导电周期性散射体之间加载电压，即可调节石墨烯的电子浓度，从而实现石墨烯表面等离激元的动态调控，即该导电周期性散射体不仅作为石墨烯等离激元的激发结构，还同时作为石墨烯电子浓度调控的一个电极，以实现对石墨烯表面等离激元的动态调控。相应地，本发明还提供了一种用于石墨烯表面等离激元波导及相应的光电器件。

摘要： 本发明公开了一种人工局域表面等离激元回旋电子激射器及其实现方法。本发明由回旋电荷或回旋直流电子注在平面圆光栅上激发并放大人工局域表面等离激元模式；当人工局域表面等离激元TEn,1模式的谐振频率是回旋电荷旋转频率的n倍时，回旋电荷能够在平面圆光栅上激发并放大人工局域表面等离激元TEn,1模式；当人工局域表面等离激元TEn,1模式的谐振频率是回旋直流电子旋转频率的(n‑1)倍时,回旋直流电子能够激发出人工局域表面等离激元TEn,1模式；本发明具有同步互作用距离长、体积小、效率高、电子注易于获得、可行性高的优点，解决传统线性注真空电子器件中的电子注输运的问题。

摘要： 一种制备多组分光催化剂的方法，包括从包含等离激元材料的前体和反应性组分的前体的前体溶液中诱导沉淀以形成共沉淀粒子；收集所述共沉淀粒子；和对所述共沉淀粒子进行退火以形成多组分光催化剂，该多组分光催化剂包含与等离激元材料光、热或电子耦合的反应性组分。

摘要： 本发明公开了一种表面等离激元编码单元及表面等离激元编码芯片。该表面等离激元编码单元包括：透明衬底和设置于透明衬底一侧的金属层；金属层包括至少两组编码组件；每个编码组件包括编码信号产生元件，编码信号产生元件包括第一狭缝和第二狭缝；每个编码组件还包括位于编码信号产生元件的两侧的第一编码信号接收元件和第二编码信号接收元件；每个第一编码信号接收元件以及每个第二编码信号接收元件均包括一组光栅结构，每组光栅结构包括至少两个凹槽；凹槽的延伸方向与第一狭缝的延伸方向之间的夹角不等于90°，且凹槽的深度小于金属层的厚度。本实施例提供的表面等离激元编码单元，可以实现更大的存储密度。

摘要： 本发明提供了一种等离激元光子源器件以及产生表面等离激元光子的方法。本发明的产生表面等离激元光子的方法包括：在介质层表面制备一层石墨烯，作为表面等离激元传播载体；在石墨烯上制备一层半导体层，从而使得介质层和半导体层共同构成等离激元光子源的波导层，以限制表面等离激元模式；在半导体层内部形成一层半导体量子点；利用外部激光照射半导体层，使得量子点受激辐射出的光子由于等离激元强耦合作用而转化成在石墨烯中传播的等离激元光子。

摘要： 本发明提供了一种等离激元有源波导器件以及用于控制等离激元传播的方法。所述等离激元有源波导器件包括：金属-半导体-金属平行板波导结构，其中，所述金属-半导体-金属平行板波导结构包括用来限制等离激元横磁模的两侧金属层以及处于两侧金属层之间的作为增益材料的半导体层；而且，两侧金属层分别连接电极。

摘要： 本发明公开了一种人工局域表面等离激元回旋电子激射器及其实现方法。本发明由回旋电荷或回旋直流电子注在平面圆光栅上激发并放大人工局域表面等离激元模式；当人工局域表面等离激元TEn,1模式的谐振频率是回旋电荷旋转频率的n倍时，回旋电荷能够在平面圆光栅上激发并放大人工局域表面等离激元TEn,1模式；当人工局域表面等离激元TEn,1模式的谐振频率是回旋直流电子旋转频率的(n‑1)倍时,回旋直流电子能够激发出人工局域表面等离激元TEn,1模式；本发明具有同步互作用距离长、体积小、效率高、电子注易于获得、可行性高的优点，解决传统线性注真空电子器件中的电子注输运的问题。