项目名称: 二维硅光子晶体复合结构提高胶体量子点温度传感器的高温灵敏度

项目编号: No.61307069

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 陈智辉

作者单位: 太原理工大学

项目金额: 28万元

中文摘要: 胶体量子点由于量子效率高、光稳定性好而在微纳光学温度传感领域具有广阔的应用前景。但胶体量子点荧光的高温淬灭效应使其在高温范围内(370-500K)荧光强度低,因而胶体量子点温度传感器在高温范围的灵敏度受到限制。通过增大激发光强度和量子点浓度,会在一定范围内增强量子点的荧光强度,但是荧光输出很快会达到饱和。因此探索高效的外部光耦合结构来提高胶体量子点的荧光输出强度十分必要。 本项目拟在胶体量子点温度传感器中引入热稳定性好的二维硅光子晶体复合结构,通过光子晶体的光场模式与高温下量子点的激发光和荧光发射在宽波长范围内的高效耦合,提高胶体量子点在高温下的光吸收效率与荧光输出强度;研究量子点-光子晶体耦合系统的光吸收谱与荧光发射谱随温度的变化规律,通过优化结构参数,设计出基于量子点-光子晶体耦合系统的、适合高温测量的高灵敏度胶体量子点温度传感器。本项目的实现有助于拓展胶体量子点温度传感器的应用范围。

中文关键词: 光子晶体;量子点;激发增强;发光增强;

英文摘要: Colloidal quantum dot (QD) is of broad application prospects in the micro and nano optical temperature sensors due to its high quantum yield, outstanding photostability. However, the high-temperature fluorescence quenching of colloidal QD will result in very low intensity of fluorescence at high temperature (370-500K), which limits the sensitivity of QD temperature sensor at high temperature. The enhancement of fluorescence can be achieved to some extent by improving the excitation intenstity and increasing the concentration of QDs, but the fluorescence will reach saturation soon in this situation. So, it is necessary to find an external optical coupling structure to improve the fluorescence output from the colloidal QDs. This project proposes to introduce thermally stable two dimensional Si photonic crystal (PC) composite structures into the colloidal QD temperature sensor to increase the light absorption and the fluorescence intensity at high temperature by efficient coupling between the PC modes and the excitation and fluorescence of QD at high temperature in a broad wavelength range. Temperature dependence of the optical absorption efficiency and fluorescence intensity of QD-PC coupling system will be studied, and the high sensitivity colloidal QD temperature sensor based on QD-PC system will be designed at

英文关键词: photonic crystal;quantum dots;Enhanced excitation;Enhanced emission;

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