项目名称: 石墨烯表面等离激元耦合的纳米尺度ZnO紫外激光研究

项目编号: No.61475035

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 徐春祥

作者单位: 东南大学

项目金额: 82万元

中文摘要: 金属表面等离激元(SPP)在空间上高度局域的特性极大地激发了人们对突破衍射极限的光电子器件,特别是与半导体耦合的纳米激光器的研究热情。但如何实现电驱动器件,灵活调控SPP的耦合过程,便利操控激射模式等仍是具有挑战性的问题。本项目拟将石墨烯的SPP耦合到氧化锌纳米棒光场中,并辅以金属的协同作用,灵活设计光场限域的空间结构,构建高效的增益与反馈系统;通过掺杂、表面组装、电学驱动等调控石墨烯的导电特性与能带结构,进而灵活调控其SPP特性;研究石墨烯SPP与ZnO本征发光的耦合与快速响应,揭示纳米尺度下的Purcell效应、自发辐射增强与受激辐射特征;探究电泵浦纳米激光器的构建方法、器件特性及相应的物理过程。本项目的开展将深刻认识纳米尺度下石墨烯/半导体界面的SPP产生与调控、光场限域与激射增强等重要的物理机制,并为新型纳米光电子器件的设计及后续应用提供重要技术参考。

中文关键词: 氧化锌;表面等离激元;纳米激光;衍射极限;石墨烯

英文摘要: The high spacial localization of metal surface plasma polariton (SPP) inspire ones to break through the diffraction limit to develop novel optoelectronic devices, especially nanosized laser coupling with semiconductors. However, how to drive electrically the devices, how to control the SPP coupling process flexibly,and how to modify the lasing modes, are still in challenge.This project will introduce the unique advantages of graphene into ZnO nanorods to construct an efficient nanocavity. The conductivity and energy band structure of graphene/ZnO will be controlled, and the corresponding SPP will be flexibly modulated through doping, surface assembly, electrical modulation, and metal coopration. we will investigate the coupling and fast response of graphene SPP and ZnO intrinsic emission, reveal purcell effect, enhanced spontaneous and stimulated emission, explore the construction of electrically pumpled nanolaser, and demonstrate the device chracteristics and physical process. The series research will deeply understand the mechanism of the SPP generation,control,optical field confinement, and stimulated emission enhancement at the nanoscaled graphene/semiconductor interface, and will provide significant support for novel optoelectronic nanodevices and applications.

英文关键词: ZnO;Surface plasmon;nanolaser;diffraction limit;graphene

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