项目名称: 使用表面等离激元调控量子点自发辐射的研究

项目编号: No.11504183

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 刘爱萍

作者单位: 南京邮电大学

项目金额: 24万元

中文摘要: 基于半导体量子点系统的量子光源由于具有良好的单色性、相干性和兼容性,因而在未来量子信息领域具有巨大的潜在应用价值。但是,由于量子点光源存在强度弱、发散角大和频率调谐困难等缺点,因而很难被直接应用。最近的研究发现,量子点自发辐射的光子可以直接激发表面等离激元,同时所激发的表面等离激元也会反作用于量子点,起到增强或抑制量子点自发辐射的作用。本项目拟进行的是:使用金属-电介质腔内不同模式的表面等离激元调控半导体量子点自发辐射过程的理论与实验研究。首先,系统地研究金属-电介质腔内不同模式的表面等离激元的场分布和激发条件。接着,探索和分析腔内表面等离激元与量子点自发辐射的相互作用机理。在腔场作用下,表面等离激元将被高度束缚,并在金属-电介质腔内形成非常高的场强。通过改变量子点周围表面等离激元的场分布,能够有效调控量子点自发辐射的方向角、速率、强度和偏振方向等特性,从而提高量子点光源的实际应用性能。

中文关键词: 表面等离激元;量子点;金属-电介质腔;自发辐射;银纳米线

英文摘要: Benefited from its good monochromaticity, nice coherence, and excellent compatibility, quantum light source based on semiconductor quantum dot has promising applications in the field of quantum information. But this quantum light source is difficult to be applied directly in pratice due to some of its deficiencies, such as weak intensity, large divergence, fixed frequency and so on. Interestingly, recent research shows that quantum dots and metal-dielectric cavity can interact and influence with each other severely, i.e., the radiation of quantum dots can excite surface plasmons, and meantime surface plasmons will influence the spontaneous emission of quantum dots inversely. This project mainly focuses on the study of controlling the spontaneous emission of semiconductor quantum dot system by manipulating different modes of surface plasmons in metal-dielectric cavities. On one hand, we will systematiclly study the intensity distribution and excitation conditions of various surface plasmons modes in metal-dielectric cavities. On the other hand, the interation between quantum dots and metal-dielectric cavities will be investigated both experimently and theoretically. Since the electromagnetic field of surface plasmons can be tightly bounded in metal-dielectric cavity with a high intenstiy, the spontaneous emission of quantum dots can be manipulated by the surface plasmons efficiently and effectively. Then the quality of the quantum source from quantum dots can be improved significantly and thus suitable for various applications.

英文关键词: surface plasmons;quantum dot;metal-dielectric cavity;spontaneous emission;silver nanowire

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