一、The Enhancement Absorption of Light Field Induced By OpticalRadiation on the off Resonance in Cesium Vapor Cell（论文文献综述）
刘路[1]（2021）在《中红外光学天线的共振特性和光场调控性能研究》文中指出中红外波段具有大气透明窗口、热辐射和分子指纹吸收等特殊性质,在基础研究和应用领域具有广阔的研究价值。光学天线是微纳光学中近年来新兴的概念,类似于射频和微波天线,光学天线能实现自由空间传播的光场与亚波长局域场能量之间的耦合和交换,是光场调控的有效途径。亚波长金属或介质结构中的共振模式在发光器件、光电调制器和光谱技术等领域有着广泛的应用。本论文对中红外光学天线的共振模式特性和物理机理进行了深入研究,采用金属-介质-金属结构研制了尺寸渐变的条形贴片和非对称“十”字型微结构天线,实现了多个磁偶极子叠加和杂化形成的磁共振、环形矩和磁四极子等新颖共振模式,揭示了角度不敏感的宽带共振吸收、高品质因子、偏振选择性激发等独特模式特点,并实现了微结构调控的宽带红外吸收、交叉偏振转换和高灵敏折射率传感等性能。研究结果丰富了红外光学天线的新颖特性,对于微结构等离子天线共振模式的理解和器件研制具有研究价值。论文的主要创新研究工作包括:1.基于多个磁偶极子的共振叠加,设计并制备了尺寸渐变的条形贴片天线,实现了角度不敏感的中红外近完美宽带吸收。金属-介质-金属三层结构中的磁偶极子共振被广泛用于实现各个波段的完美吸波体,本论文基于磁偶极子与自由空间光之间的角度不敏感耦合机理,提出了尺寸渐变的金属条形贴片天线,其结构由300 nm厚的Cu基底、600 nm厚的Al2O3介质和100 nm厚的金属条阵列组成,其中上层的金属条的宽度在1.6?m到4.2?m范围内逐渐变化。实验测试表明该天线样品在29.2～38 THz频段的吸收率超过80%,在0?-75?入射角范围内均保持宽带强吸收特征,具有角度不敏感的共振吸收新性质。2.利用多个磁偶极子的耦合杂化,设计并制备出非对称的“十”字型微结构天线,实现了具有高品质因子的环形矩共振模式,并揭示了其独特的偏振转换和折射率传感性质。受限于金属本身的欧姆损耗,常规金属微结构中的电共振和磁共振模式通常具有较高损耗,其品质因子一般小于20。基于多个磁偶极子的相干耦合,论文研制了非对称的“十”字型微结构天线,其由300 nm厚的Cu基底、500 nm厚的Zn Se介质和金属条阵列组成,其中上层的金属条阵列由四个长为550-700 nm、宽为150 nm的金属棒按“十”字型非对称方式排列。测试结果表明天线样品在82.6 THz处具有环形矩共振模式,其磁场呈首尾相连的涡旋状,品质因子Q为60.2。该模式在-45°、15°和75°等特殊偏振角度下被激发,在-90°、-60°、-30°、0°、30°、60°和90°等偏振角度下具有效率为17%的交叉偏振转换性能,同时还具有优值FOM为4的折射率传感性能。该项工作实现的环形矩模式的品质因子和折射率传感优值是红外波段同类金属天线中的最高值。3.在所研制的非对称“十”字型微结构天线中,还实现了具有高品质因子的磁四极子共振模式。磁四极子作为一种高阶的磁共振模式,具有低辐射损耗和强局域场增强等重要特性,由于其具有暗模式的属性,在光学天线结构中通常难以被观察。在论文研制的非对称“十”字型微结构天线中,除了82.6 THz处的环形矩共振模式,实验在80.4 THz处还观察到了磁四极子模式,多极子展开分析表明该模式由方向相反的两对磁偶极子耦合形成,具有86%的共振吸收,品质因子Q为57.4,在-75°、-15°和45°等特殊偏振角度下被单独激发,其激发的偏振条件与82.6 THz处的环形矩共振模式不同。此外,该磁四极子模式在-90°、-60°、-30°、0°、30°、60°和90°等偏振角度下具有效率为18.4%的交叉偏振转换性能,与82.6 THz处的环形矩共振模式类似。该工作揭示的磁四极子模式对于光学天线结构中高品质因子暗模式的研究具有启发意义。
黄建涛[2]（2020）在《面向太阳能应用的黑色氧化钛制备及光热研究》文中认为近年来,化石能源的日渐枯竭和环境污染问题的日益严重,使清洁的太阳能备受瞩目。光热转换作为高效利用太阳能的主要形式之一,也越来越受到人们关注。理想的光热材料,应具有高的光热转换效率,同时能有效降低热辐射损失。目前商品化的光热材料主要以黑色金属复合材料为主;但是,该类材料存在腐蚀和光热转换率较低的问题。对此,开发具有耐酸碱性和高光吸收能力的氮氧化物光热材料,成为解决上述问题的可行途径之一。既而,具有宽光谱吸收的黑色氧化钛,在光热转化方面有潜在的应用。黑色氧化钛主要采用气体或金属以还原二氧化钛的方法制备,该类方法存在反应均匀性、重复性和可控性不足的问题;也有采用过氧化氢或者电化学以氧化低价钛的方法制备,该类方法一般后续处理步骤繁琐。因此,发展黑色氧化钛的可控、简单制备新方法非常必要。为此,本研究提出固体气氛剂氧化低价钛的新思路,以制备具有高光热性能的黑色氧化钛为目的,通过对价格低廉、来源广泛的固体气氛剂进行筛选和比例调节,来控制亚氧化钛TinO2n-1的氧化进程。主要创新工作如下:（1）调节TinO2n-1与强氧化性气氛的比例,以实现黑色氧化钛中氧空位含量的控制。固体气氛剂KCl O4作O源,实现了Ti4O7部分或完全氧化的目的。XRD相分析表明,KCl O4的临界混入比例达17.5 mol%,Ti4O7可转变为黑色氧化钛Ti O1.925。相同光照条件4 min内,15.0和17.5 mol%的产物,其光热极限温度Tmax分别为70.7℃和66.8℃,高于白色Ti O2原料的38.7℃;15和17.5 mol%的产物,达到0.99Tmax所用时间t 0.99,分别为57.0 s和51.8 s,远低于白色Ti O2原料的182.8 s。光热结果表明,继续提高KCl O4比例,会降低Tmax值,增大t 0.99值,使光热性能减弱。（2）调节TinO2n-1与弱氧化性气氛的比例,以实现TinO2n-1在氧化同时进行非金属掺杂。固体气氛剂（NH4）2SO4既作O源也作N、S源,其与TinO2n-1的比例,影响了黑色氧化钛产物的结构。XPS结果证实,除了氧元素进入晶格,N元素和S元素,均有部分占据了Ti O2晶格氧位。TEM及XRD结果表明,5 mol%混入比例下的产物为Ti4O7和Ti O2-x双相的核壳结构,表现出全吸收特性;而10 mol%混入比例下的产物为Rutile Ti O2-x单相的非核壳结构,同样表现出宽光谱吸收。相同光照4 min条件下,5和10 mol%的产物,其光热极限温度Tmax分别为82.9℃和76.7℃,高于白色Ti O2原料的38.7℃;5和10 mol%产物的光热速度指标t 0.99分别为62.8 s和52.1 s,远低于白色Ti O2原料的182.8 s。光热结果表明,继续提高（NH4）2SO4比例,同样会降低Tmax值,增大t 0.99值,使光热性能减弱。与KCl O4试样相比,N、S掺杂一定程度上提高了产物的光热性能。（3）调节TinO2n-1与非氧化性气氛的比例,以探究不含氧元素气氛的反应可行性。固体气氛剂NH4X既作N源又生成卤化氢气氛,诱导TinO2n-1发生了反常的歧化反应,原位制备了Ti O2@Ti O核壳结构的黑色氧化钛。这种反包结构的黑色产物,具有接近金属的导电性,并表现为全光谱吸收。对于NH4X诱导TinO2n-1歧化的新反应,归纳并验证了歧化反应通式,提出了分解-刻蚀-歧化-再水解的反应机理,在实验上也检测到以（NH4）2Ti Cl6为存在形式的中间产物Ti Cl4。进一步地,细致研究了该反应中除混入比例外的反应时间、反应温度以及升降温速率对产物的影响,并绘制了相图。
刘俊星[3]（2019）在《基于光电调控的太赫兹超材料设计及太赫兹波传输特性理论模拟研究》文中研究表明太赫兹科学与技术是世界范围内备受瞩目的研究热点,在众多前沿领域都有着潜在的应用前景,开发太赫兹功能器件对于促进太赫兹科学与技术的发展和实用化有着至关重要的作用。自然界中能操控太赫兹波的材料昂贵而稀少,这导致太赫兹波段的调制器件比较匮乏,限制了太赫兹技术的发展。人工电磁超材料的兴起为太赫兹技术的发展和走向实际应用提供了新的发展契机。通过合理的结构设计及材料选取,利用超材料结构可实现自然界材料所不具备的特殊电磁性质,实现对太赫兹波传输特性的人为调控,这对于克服太赫兹波段当前材料、功能器件稀缺的瓶颈有着切实可行的实际意义。近年来,太赫兹波段超材料发展十分迅速,涌现了大量设计新颖、功能强大的新结构,而其中功能与特性能够被主动调控的超材料因其更大的灵活性和可操控性尤其具有吸引力,能满足未来太赫兹光通信中的弹性需求,已成为太赫兹领域新的研究热点。主动式超材料是指通过使用特殊的材料或者施加外界激励来调控其电磁性质的人工复合结构,大致可以分为基于光控或电控的半导体超材料、石墨烯超材料、非线性超材料、温控超材料、光子晶体超材料和液晶超材料等类型。其中,基于光控或电控的半导体超材料和石墨烯超材料由于操作简便、性能稳定、实现条件简单而发展最为迅速。本文主要以超材料相关理论为基础,结合光控半导体砷化镓及二维材料石墨烯等材料,设计并研究了工作在太赫兹段的可调谐超材料,现将本论文的主要研究内容归纳如下:1)设计了一种基于光控的主动式太赫兹超材料,该结构具有局域化场增强功能且场增强功能具有可切换特性（SLE超材料）。SLE超材料为由金属-半导体砷化镓-金属组成并采用空竹构型的复合结构,在飞秒激光控制下,其核心部分——半导体砷化镓板块可在绝缘状态和光激发状态之间转换,这可使SLE超材料的两个金属板块在绝缘和电连接状态实时切换,从而使SLE超材料的局域化场增强功能可在电场增强和电、磁场协同增强两种模式下切换。数值仿真表明,利用SLE超材料,可以将入射太赫兹波的电、磁分量增强两个数量级且局域化在μm2量级的范围内。基于表面等离激元理论,对SLE超材料场增强功能的物理机制给出了合理的阐述。2)提出了一种石墨烯基可独立调谐的太赫兹双频等离激元诱导透明超材料（DBPIT metamaterial）。DBPIT超材料单元结构由空竹结构亮模式与分布于其两侧的尺寸不同的两个暗模式——开口谐振环（SRR）组成。在入射太赫兹波辐照下,亮模式分别与两个暗模式SRR之间的近场耦合,可产生具有两个独立透明窗口的等离激元诱导透明现象。数值仿真表明,通过门电压可独立调控DBPIT超材料任意石墨烯基结构单元的费米能级,进而可实现对两个透明窗口的中心频率及透射幅度的独立调控。利用经典的三振子耦合模型,对超材料内部亮、暗模式之间的耦合关系进行了定量表征和解析拟合,合理的解释了DBPIT现象的物理机制。值得一提的是,DBPIT超材料的亮模式采用空竹构型,有助于额外提高透明窗口的透射幅度。3)提出了基于亮模式调控的全金属双频等离激元诱导透明方案。通过调节亮模式谐振器的几何构型以调整其磁场增强效果,进而调控超材料单元结构暗模式在与亮模式近场耦合过程中的磁响应强度,以达到调整双频等离激元诱导透明行为的目的。本方案与以往方案的不同之处在于:对等离激元诱导透明的调控是基于亮模式而非暗模式进行的,调控机制主要是基于亮、暗模式间的磁响应而非电场响应。本方案对于可调谐等离激元诱导透明的研究具有一定的借鉴意义。
陈峰[4]（2019）在《溴基钙钛矿材料的合成、结构和光电性质研究》文中研究说明有机-无机钙钛矿具有高吸收系数、较低的缺陷密度、较大的激子结合能和较低的俄歇复合率等特性。因此,它在太阳能电池、发光二极管、激光器、探测器等光电领域具有广泛的应用前景。此外,有机-无机钙钛矿制备方法简便,可在任一基底上生长,室温下通过溶液法即可制得包括:量子点、纳米线/片、微米线/片、微米块、毫米甚至厘米量级的大单晶、薄膜等各种形貌。而且,通过改变卤素组分或晶体尺寸其吸收和发射波长可在紫外-可见-近红外连续可调。尽管如此,目前依然存在很多问题亟待解决。主要包括两大类:一类是甲基氨铅卤钙钛矿是有机-无机杂化半导体,能级结构非常复杂,相应的发光机理不清楚;另一类是其稳定性差,对光照、湿度和温度的变化非常敏感,在强光、高湿度或高温条件下极易分解,极大地阻碍了其商业化应用。为了深入理解甲基氨铅卤钙钛矿的光电性能、改善其环境稳定性,本文选取甲基氨铅溴钙钛矿（CH3NH3PbBr3）为研究对象,首先从CH3NH3PbBr3单晶的生长机理研究出发,明晰CH3NH3PbBr3成核、生长过程。在此基础上,详细研究了CH3NH3PbBr3单晶的光致发光特性,并构建了CH3NH3PbBr3激光器、CH3NH3PbBr3毫米线光电探测器、CH3NH3PbBr3-ZnO异质结负光电导器件,对溴基杂化钙钛矿的晶体结构、光学、电学性质以及在器件中载流子的输运特性进行了深入系统的探讨。主要研究内容与结果如下:一、对反溶剂法制备钙钛矿单晶的实验方案进行优化,通过对钙钛矿前驱体溶液的光学吸收特性分析、不同生长阶段钙钛矿形貌的监控,系统地研究了CH3NH3PbBr3微米块单晶的生长机理,并给出了清晰的生长模型。通过调整反应参数实现了钙钛矿从三维微米块到一维纳米线的可控合成。二、研究了CH3NH3PbBr3块状单晶的光学特性。通过变功率单光子激发的发光光谱、变温光谱、时间分辨光谱等手段分析了CH3NH3PbBr3两个发光峰的光谱特点,结合钙钛矿温度相变理论的研究结果,确定了两个发光峰分别来源于CH3NH3PbBr3单晶中共存的两相。通过双光子激发的发光光谱进一步验证了CH3NH3PbBr3位于537 nm的发光峰来源于中心对称的立方相,另一个位于557nm的发光峰来源于其非中心对称的四方相。三、基于CH3NH3PbBr3单晶的可控生长,我们制备了一系列不同尺寸的CH3NH3PbBr3单晶微米片和微米线,实现了溴基钙钛矿从放大自发辐射（ASE）到多模和单模激射的模式调控。此外,我们还引入了可拆除的铝（Al）纳米颗粒衬底,利用Al的表面等离子体效应,使得CH3NH3PbBr3的激光强度增大了10倍以上,同时,激发阈值降低了27%左右。四、研究发现,溴化铅的DMF溶液具有在空气中干燥自组装成线状的特性。我们以溴化铅毫米线作为模板利用两步法合成CH3NH3PbBr3毫米线晶体。该CH3NH3PbBr3毫米线具有良好的光学特性,发光强度高,且载流子寿命长达110ns以上。同时,利用CH3NH3PbBr3毫米线构建的单根光电探测器表现出了优异的电学性质及光响应,且其湿度、温度和光照的稳定性较强,可在开放环境条件下保持其光电性能200天以上,并且对其稳定性的原因做了详细的探究。五、利用热蒸镀法制备了甲氨溴基钙钛矿包覆氧化锌微米带的CH3NH3PbBr3-ZnO复合结构,并构建了金属-半导体-金属光电器件,发现该探测器在光照条件下表现出明显的负光电导效应。我们系统研究了CH3NH3PbBr3薄膜、CH3NH3PbBr3-ZnO表界面的载流子输运、复合特性。当CH3NH3PbBr3包覆在ZnO上时,首先由于载流子浓度梯度的原因p-CH3NH3PbBr3中的空穴和n-ZnO中的电子不断向结区扩散并在界面处形成耗尽层。在532 nm光照下,CH3NH3PbBr3光生电子向其表面转移,并与本征空穴非辐射复合。而CH3NH3PbBr3中增加的光生空穴,促进了ZnO中的电子和CH3NH3PbBr3中的空穴进一步向CH3NH3PbBr3-ZnO界面的扩散,增大了耗尽层的宽度,从而降低有效传导载流子的浓度。
王潇[5]（2018）在《基于高阶共振模式的金属表面等离子体增强型ZnO紫外探测器的制备和研究》文中研究表明紫外探测技术在空间探测、高温导弹尾焰探测等军事领域和水污染检测、臭氧空洞探测等民事领域都有着非常重要的应用,紫外探测技术的核心部分在于紫外探测器。在紫外探测器有源层材料的选取方面,ZnO材料由于其本征可见盲、带隙可调节范围大、饱和载流子漂移速率高、抗辐射性能强、工作电压低、制备手段多样、源材料丰富等优势,被认为是制备新一代可见盲及日盲紫外探测器的理想材料。经过多年研究,ZnO基紫外探测器已经取得了长足的发展,不同探测截至波长、不同器件结构的器件纷纷被报道,但是,其性能距离实用化水平还有一定距离,还存在着一些科学和技术上的问题有待解决。例如,高质量的薄膜是实现高性能紫外探测器的基础,因此如何在大范围调节Zn Mg O禁带宽度的同时尽可能的提高材料的晶体质量是目前Zn Mg O紫外探测器领域的热点和难点问题。此外,随着紫外探测器应用领域的不断拓展,人们对探测器响应的光谱选择性提出了更高的要求,如何实现具有高波长选择性的ZnO基探测器也是该领域急需解决的问题。本论文针对上述问题进行了相关的研究工作,并取得了突破性的成果。具体结果如下:1.利用等离子体辅助分子束外延设备在c面蓝宝石衬底上制备了高质量的ZnO和ZnMgO薄膜,研究衬底温度对ZnMgO薄膜的带隙及结晶质量的调控作用。提出低衬底温度是实现组分接近的六角相和立方相Zn MgO同时共存的原因,且在低衬底温度下实现的混相Zn MgO薄膜由于组分接近,其具有单一的吸收边。此外,相对较低的衬底温度抑制了生长过程中Zn原子在薄膜表面的逸出,因此获得了相对较好的结晶质量,更适宜进行混相区探测器件的制备。在此基础上我们实现了高性能的中紫外区和日盲紫外区探测器件,器件响应度可达258 A/W,暗电流低至75 pA,响应时间在百毫秒量级,紫外-可见抑制比最高可达四个量级。更值得突出说明的是,将该系列紫外探测器进行封装后,日盲区响应度仍在6.8A/W以上,达到了可实用化水平。2.通过时域有限差分法理论模拟的方式验证了在ZnO表面的大尺寸Ag纳米颗粒能够激发表面等离极化激元,其共振模式以高阶共振为主。在蓝宝石衬底上实现了紫外区消光峰（四极子共振）强度与可见区（偶极子共振）的接近的随机分布的Ag纳米颗粒团簇,并可通过Ag纳米颗粒形貌及尺寸的调控可以实现消光峰强度和频率的调控。此外,该银纳米颗粒的四极子等离子体共振可与ZnO的带边激子发光耦合,进而实现了ZnO的室温光致发光在紫外区明显增强（约1.5倍）。3.制备了具有条状电极的Ag纳米粒子覆盖的ZnO光电导型紫外探测器件,相比于同结构的没有Ag纳米粒子覆盖的ZnO紫外探测器件,380 nm处的峰值响应度由2.16 A/W提升至2.86 A/W,暗电流密度由60 mA/cm2降低至38 m A/cm2,光响应谱半峰宽窄至10 nm,提高了器件灵敏度的同时也提高了探测的波长选择性。这种光谱选择性和探测灵敏度的提高是由Ag纳米颗粒的高阶共振模式的表面等离极化激元与ZnO的激子响应区域的能量匹配与能量转移、表面覆盖Ag金属对接收紫外光强度的削弱、表面Ag修饰带来的钝化和局域肖特基结效应这三种因素共同作用所引起的。首次实现了利用高阶共振模式的金属表面等离极化激元进行探测器的增强,对研究金属表面等离极化激元高阶共振模式的原理及进行高光谱选择性探测器的制备提供了参考。
何超[6]（2018）在《氧化锌表面等离子体特性研究》文中认为表面等离子体激元作为一项热门的研究方向受到研究人员的广泛关注。通过表面等离子体共振产生的共振激元（SPPs）可以在亚波长范围内对光信号进行调控。对于发展集成光信息技术具有重要意义,目前有关应用表面等离子体特性的研究在很大程度上要取决于等离子体激元材料。针对常规贵金属在红外长波长波段失去了等离子体激光光场束缚的特性,本论文研究多层膜掺杂氧化锌在中红外波段的等离子体激光特性,并于常规贵金属作出了比较,主要研究工作和成果如下:（1）本文首先建立了氧化锌表面等离子体激元的理论模型。利用麦克斯韦方程对金属/电介质结构的波动方程进行求解,得到表面等离子体激元的色散关系和传播模式,并从原理上分析了氧化锌等离子体激元的色散关系。（2）实验制备出多层膜结构氧化锌的新型材料,利用原子层气相沉积技术,采用交替沉积ZnO和AlOx循环,以总共1000个循环实现ZnO薄膜的Al掺杂,实验中制备了五个样品,每个样品具有不同的Al2O3和ZnO的循环比率。所有样品均在1毫米厚的石英基板上制备。样品一的薄膜只由ZnO组成,不含AlOx层。另外四个样品具有不同的AlOx:ZnO循环比,即分别为1:14,1:19,1:24以及1:49。（3）利用红外光谱技术,研究揭示了多层膜结构氧化锌的等离子体激元特性。通过测得样品在入射光为15o时的红外反射光谱,利用传输矩阵模型对不同掺杂比例的氧化锌Drude模型参数进行提取,得到不同膜结构掺杂氧化锌的表面等离子体色散曲线,分析了多层膜结构的氧化锌的表面等离子体特性,并与常规贵金属的表面等离子体特性进行了比较,结果表明基于掺杂氧化锌的表面等离子体在红外具有亚波长传播特性,其场能量可限制在亚波长尺度,在1-8微米处穿透深度为100微米量级,比贵金属小1个量级,具有较高损耗,然而其传播长度为100微米量级,比贵金属小2个量级,能够有效的将光限制在金属和介质表面。
刘辉东[7]（2018）在《光谱选择性纳米复合涂层及光热转换应用》文中研究指明随着化石能源的消耗,能源紧缺的问题日渐突出,同时传统化石能源的开发和使用带来了一系列环境问题。开发清洁新能源部分替代传统化石能源是解决这两个问题的重要途径。太阳能作为一种清洁能源,具有总量大分布广泛的特点,对其开发利用可以有效缓解能源紧缺和环境污染的问题。目前,主要有三种利用手段:太阳能光化学转换存储、太阳能光伏发电和太阳能光热转换利用,其中光热转换效率可达80%以上,应用也最为广泛。在太阳能光热转换过程中,最关键的部件是光热转换器上的太阳光谱选择吸收表面,该表面具有对太阳辐射高效吸收的特点,同时自身热发射率低可抑制辐射损失,其性能的优劣决定整个系统效率的高低。太阳能光谱选择吸收表面种类繁多,其中应用最为广泛的是金属陶瓷涂层表面,由金属纳米颗粒随机镶嵌于电介质中组成。这种涂层在太阳能中低温利用中（<500℃C）具有较高的光热转换效率,然而在更高温下吸收率明显下降,其原因在于材料内部金属纳米颗粒的聚集长大。为了提高系统的稳定性,满足实际应用高温环境对高效光热转换和系统长期稳定的要求,本文提出纳米颗粒分层化替代传统金属陶瓷纳米晶随机分布结构的设计思想,抑制纳米颗粒间的聚集长大,提高光热转换材料的热稳定,同时通过涂层表面辐射特性的调控获得优异的光谱选择吸收性,使系统的高效稳定运行。具体包括以下三方面的内容:（1）CrAlO基单相纳米复合涂层的辐射特性及其光谱选择吸收表面的研究。采用阴极电弧离子镀技术在不同的氧气流量下制备Cr2Al合金纳米晶-AlCrOx非晶电介质复合材料,采用X射线衍射仪和透射电子显微镜观察涂层内部纳米晶的大小和分布,研究涂层沉积工艺对其显微结构的影响。进一步采用分光光度计测定涂层在300-2500 nm波段的反射和透射光谱,并基于纳米复合涂层的介电函数模型,计算其光学参数,研究涂层的微结构和表面辐射特性之间的关系。基于单层涂层的光学参数和典型四层结构,设计太阳光谱选择吸收表面,详细研究各层的成分和厚度对表面反射光谱的影响,优化其对太阳辐射的吸收率。基于优化后的四层结构光谱选择择吸收表面,制备出太阳光谱选择吸收表面,测定其吸收率和发射率;在500-800℃范围内对制备的光谱选择吸收表面进行热处理,详细研究涂层在高温条件下的微结构和表面辐射特性的变化,获得表面涂层高温下的稳定性和失效机理。采用时域有限差分数值技术求解麦克斯韦方程计算纳米颗粒在辐射场下的光吸收特性,研究涂层纳米颗粒的大小、分布和周围介质对涂层光吸收特性的影响,深入理解涂层光吸收过程的本质。为了进一步提高AlCrO基复合涂层光谱选择吸收表面的热稳定性,在涂层中掺入N元素以提高其致密度抑制扩散,详细研究了掺氮对涂层结构、性能及热稳定的影响。（2）TiAlON基双相纳米复合涂层的辐射特性及其光谱选择吸收表面的研究。采用阴极电弧离子镀技术在不同比例的氧气和氮气流量下制备双相（Ti3AlN、TiN）纳米晶-AlTiONx非晶电介质复合涂层,采用X射线衍射仪和透射电子显微镜观察涂层内部的纳米晶的大小和分布,采用分光光度计测定涂层在300-2500 nm波段的反射和透射光谱;基于纳米复合涂层的介电函数模型,拟合涂层的反射和透射光谱,获得涂层的光学参数,研究涂层中的纳米相的变化对涂层辐射性能的影响规律。基于单层涂层的光学参数,设计四层结构光谱选择吸收表面,研究涂层中不同纳米相表面的反射光谱的变化,获得最优吸收率条件下的涂层结构。制备太阳光谱选择吸收表面,测定其吸收率和发射率,对涂层在450-600℃的大气环境下热处理,详细研究涂层高温下的微结构和表面辐射特性的演变规律。理论采用时域有限差分技术求解麦克斯韦方程,研究两相纳米晶TiN和Ti3AlN同时存在的条件下涂层吸收性能的变化,揭示双相纳米晶涂层的光吸收机理。（3）光热转换涂层太阳能海水淡化的应用研究。针对太阳能局部热法海水淡化技术效率低的问题,提出太阳能仿生蒸发泵的设计概念。通过将TiAlON基双相纳米晶光热转涂层沉积于NiO多孔介质表面,利用TiAlON基涂层的强吸光特性使NiO表面对太阳辐射高吸收,将太阳辐射能量聚焦于多孔体表面;同时利用NiO多孔体的低导热和毛细抽吸力作用通过一维管道将水分抽吸至多孔体表面进行蒸发。从实验上详细研究蒸发泵在不同太阳输入功率密度条件下的蒸发速率、蒸发温度及光热转换效率。理论上基于光热能量传递过程中能量守恒的基本定律,研究不同输入能量下蒸发泵的通过辐射和对流的热损失,从而预测泵的光热转换效率,证明实验测量结果的准确性。
祝秋香[8]（2018）在《表面等离激元增强ZnO复合结构光学性能研究》文中研究说明氧化锌（Zinc Oxide,ZnO）,是一种具有3.37 eV的宽直接带隙、60 meV的高激子束缚能半导体材料。ZnO所具有的这些独特物理优势使其很容易获得紫外激光,并适合用于制备室温甚至更高温度下的高效受激发射器件。近年来,ZnO半导体材料的紫外光电特性,尤其是激光特性一直备受国内外研究学者的关注。尽管ZnO微米棒、纳米线等具有天然的六边形截面结构,有利于形成回音壁（Whispering gallery mode,WGM）激光,但其光学损耗也是不可避免的。如何减少微腔的光学损耗,降低激射阈值和提高激光的强度及品质因子,就成为一个很有意义的研究课题。随着等离激元光子学（Plasmonics）的发展,表面等离激元增强半导体材料的发光性能引起了人们的广泛关注。入射光引起的金属纳米结构表面自由电子的集体振荡,能够将光场能量高度局域在金属结构表面,并表现出极强的近场增强特性。石墨烯类金属的特点同样使其具有表面等离子特性,而且石墨烯表面等离子体可以通过掺杂及电压调控等方式进行调节,有着更广泛的应用前景。利用金属、石墨烯材料这一奇特的物理效应,能够有效提升ZnO材料本征发光效率,并设计和构建基于半导体材料复合金属纳米结构和石墨烯的新型光电子器件。本文旨在利用ZnO微纳结构构建回音壁模微腔,实现与金属局域表面等离激元及石墨烯表面等离激元更为高效的耦合,既利用WGM微腔光场和表面等离激元都集中于界面附近所形成耦合的物理优势,又可用ZnO在紫外区的高增益为表面等离激元的短波响应提供高效补偿,将氧化锌和金属/石墨烯的优点结合起来,形成氧化锌/金属、氧化锌/金属/石墨烯、氧化锌/石墨烯/金属等复合结构,研究金属/石墨烯对氧化锌微纳米材料光学性能的影响。本论文的主要内容如下:1.利用气相传输法、离子溅射等方法分别制备了形貌可控的ZnO微纳结构、石墨烯和金属纳米颗粒（metal NPs）,分析并优化原料配方、气氛、溅射温度、时间、电流等工艺条件。利用SEM、EDS、XRD、TEM等形貌与结构表征手段揭示了ZnO微纳材料、石墨烯和金属纳米颗粒的结构特征和生长机理。利用微区光谱、吸收光谱和拉曼光谱等技术系统表征了ZnO微纳结构、石墨烯和金属纳米粒子的光学特性。2.利用室温PL光谱测量技术,结合时间分辨光谱与变温光谱技术,在ZnO微米碟与金纳米粒子（ZnO/Au-NPs）复合体系中,不仅观察到了ZnO自发辐射增强,还提出了Au表面等离激元辅助的电子转移机制,有效提高了ZnO本征发光强度,并抑制了缺陷发光。同时系统分析了ZnO激子、光子、声子等之间的相互作用,发现修饰Au纳米颗粒前后ZnO自发辐射的蓝移现象可以归因于Au表面等离激元的引入产生了BM效应,造成电子跃迁带隙展宽,从而导致谱线蓝移。3.将金属Al和石墨烯同时引入ZnO微腔中构建了Graphene/Al-NPs/ZnO（GAZ）的复合WGM微腔,利用飞秒激光和微区光谱技术系统研究了其自发辐射和受激辐射增强的过程。当ZnO微米棒修饰Al纳米颗粒后,其激光强度增强了10倍;当石墨烯转移到Al/ZnO微腔上时,其激光强度进一步增加了5倍以上。因此,由于在石墨烯/Al纳米颗粒表面等离激元的协同耦合作用,在GAZ复合WGM微腔中观察到了50多倍的激光增强。此外,GAZ复合WGM微腔的激射阈值比纯ZnO降低了一半。金属Al不仅可以使ZnO表面粗糙化,并使石墨烯表面等离激元与ZnO激子形成高效耦合,同时具有紫外短波区域的等离子体响应,可以与ZnO本征发光形成有效的共振耦合,增强ZnO发光。4.结合ZnO微腔回音壁模效应和石墨烯/金属Ag纳米颗粒构建了ZnO/Graphene/Ag复合WGM超灵敏SERS基底。这个新型复合SERS基底对生物探针分子实现了超高的灵敏度检测,其增强因子达到了0.95×1012,且具有超低检测极限,低至10-15 M。其显着增强的拉曼信号不仅与ZnO几何微腔结构的WGM光场限域效应有关,而且也离不开石墨烯辅助的电子转移和Ag表面等离激元的耦合作用。
孙宇[9]（2017）在《无机半导体材料的外延生长与电子态调控》文中进行了进一步梳理化学是研究物质组成、结构与变化规律的自然科学。而物质是由原子构成的,物质内原子排布的微观结构决定其宏观性质,所以化学也是创造新物质与新材料的实验科学。材料的晶格、轨道、电荷以及自旋特性是影响其微观结构的关键因素,在这些因素的共同作用下形成了每种材料所特有的电子结构,从而使材料呈现出丰富的物理化学性质。所以创造新材料的关键在于调控材料的电子态,而化学反应是原子层面的断键与成键过程,作为调控电子态的有效手段,具有极高的精准性。但化学在创造固体材料时不单只包括化学反应,还涉及随后反应产物的“组装”或结晶过程。外延生长正是一种操纵原子、分子等微观粒子进行规则排布的“组装”方法,作为制备晶体材料的方法具有极高的可控性。所以化学反应与外延制备的结合,将是定向合成与精准调控的完美组合,在创造新材料与新物质方面具有不可比拟的优势。无机半导体材料是解决当前人类所面临的能源与环境危机方面的明星材料,尽管在过去一段时间取得了长足的发展与进步,但依然存在诸多亟待解决的问题。所以本课题选无机半导体材料为研究对象,通过探索其外延生长中的电子态调控规律,旨在为创造新材料与新物质提供新的研究思路与实验方法。本课题的研究首先从认识无机半导体的外延生长技术开始,随后借助外延的实验方法尝试并制备了基于简单半导体的新物质,最后将化学调控与外延生长的结合扩展到了复杂氧化物半导体体系,并取得了以下结果:1.通过衬底的表面化学修饰解决了外延生长中的失配问题。利用分子束外延设备在Si（111）衬底上生长GaSb时,借助反射式高能电子衍射仪进行了生长过程的原位监控,我们发现通过调整硅衬底表面原子的排列方式能改变GaSb薄膜的生长方式。在原始的Si（111）-（7?7）表面上GaSb薄膜以岛状方式完成外延过程,这主要是因为si与gasb的晶格失配高达12%,在外延界面处形成失配位错能有效释放晶格失配应力,通过tem确认了界面处确实存在着周期性的失配位错,所以该样品无论是结晶度还是表面平整度都有待提高。而在经过化学修饰的si（111）-（√3?√3）-sb和si（111）-（5√3?5√3）-sb表面上,gasb薄膜能以一种倾斜生长的方式在界面处形成重合位置点阵,释放晶格失配应力,彻底消除了界面处的刃位错,有效提升了薄膜的晶体质量和表面形貌。但由于后者的外延界面处具有更高密度的面内匹配格点,所以后者的晶体质量相对更优一些。这部分工作从合成化学的角度出发,解决了外延生长中的晶格失配问题,对大晶格失配材料的外延生长具有一定的借鉴意义。2.研究了ga-gasb金属半导体异质结的液滴外延制备方法,并调控了它的光学吸收性能。利用分子束外延设备对低熔点金属ga的液滴进行了定量化的锑化处理,精准合成了具有特定尺寸和组分的ga-gasb金属半导体异质结。通过对组分、形貌、相图的分析,提出了从金属单质到异质结产物的液滴外延生长机制。在测试样品的固体吸收光谱时发现,当异质结的整体尺寸越小、半导体部分比例越低时,其带间光学吸收性能越好。这主要是因为在金属和半导体的界面处形成了肖特基势垒,能够有效地将激发到导带上的电子转移到金属的费米能级上,从而减小了体系的激子密度,降低了载流子复合的几率,可以让更多的载流子被激发。并结合价带谱数据确认了组分间确实存在着电荷转移。这部分工作使外延生长的精准性在合成化学中得到了发挥,不仅创新了金属半导体异质结的制备方法,还为创造新物质、发现新物态提供了新的思路。3.利用氧空位提升了lafeo3薄膜对析氧反应（oer）的催化活性。利用脉冲激光沉积技术外延生长了lafeo3的单晶薄膜,并原位地在真空环境中进行了退火处理,向薄膜表面引入了大量的氧空位,使其表面附近fe的平均价态有所降低。氧空位产生了电子掺杂效应,导致其价带顶向费米能级偏移,增强了薄膜的导电性;fe价态的降低还使fe-o键变长,引起了晶格膨胀,致使其光学带隙变窄,扩展了其光谱响应范围,从而提升了其对oer的催化电流。同时,由于氧空位只存在于表面附近,薄膜体-表的价带能极差导致了体-表异质结的形成,可以加速oer的动力学,降低催化反应的过电位。这部分工作实现了外延生长与化学调控的有机结合,说明这种实验方法可以用于创造较为复杂的新物质。本文通过研究物质结构与性能之间的关系,深入探索了调控材料性能的实验方法,在此过程中丰富了合成与制备各自的科学内涵,并创意地将化学合成的功能导向性与外延制备的精准可控性有机地结合在了一起,这为固体化学的发展提供了新的研究视角,为创造新物质与发现新物态提供了新的实验方法。
高威威[10]（2017）在《自然丰度40K 2D+-MOT的实现与优化》文中研究指明自从1995年第一个玻色——爱因斯坦凝聚和1999第一个费米子的量子简并实现以来,超冷双原子极性分子的制备和相关研究成为了原子、分子和光物理领域的的一个新的热点。23Na40K极性分子比较大的电偶极矩以及稳定的化学性质成为我们选择的主要原因。实现超冷极性分子的第一步是实现两种原子的MOT,MOT的快速装载和大的原子数对我们实验非常重要。主要原因是,第一,由于蒸发冷却会损失比较多的原子,尤其是用于冷却费米子40K的玻色子23Na;其次,大的初始原子数能够使蒸发冷却的效率更高;最后,比较多的费米子,其费米温度更高,能够在比较高的温度下实现费米子的量子简并。通常比较高效的装载MOT的技术有塞曼减速器装载以及通过2D-MOT装载。由于钠在常温下蒸气压比较低,需要加热到几百度的高温,使用塞曼减速器更佳,我们装置中钠原子的装载采用的塞曼减速器,实现了钠原子3×109/s的装载速度,MOT原子数有2×1010。而钾由于只需要加热几十度就可以实现很高的蒸气压,并且由于40K的自然丰度比较低,约有0.012%,因此40K装载我们通过2D-MOT实现。本文介绍了用自然丰度的40K源通过2D+-MOT,获得原子数有5×106。
二、The Enhancement Absorption of Light Field Induced By OpticalRadiation on the off Resonance in Cesium Vapor Cell（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、The Enhancement Absorption of Light Field Induced By OpticalRadiation on the off Resonance in Cesium Vapor Cell（论文提纲范文）
（1）中红外光学天线的共振特性和光场调控性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略词对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 中红外光学天线的研究意义 |
| 1.2 光学天线及场调控器件的研究现状 |
| 1.2.1 频率选择性吸波体 |
| 1.2.2 宽带吸波体 |
| 1.2.3 偏振转换器件 |
| 1.2.4 平面超透镜 |
| 1.3 选题依据及创新点 |
| 1.4 论文内容安排 |
| 第二章 光学天线共振的基本理论 |
| 2.1 金属自由电子模型 |
| 2.2 贴片天线的微腔模型 |
| 2.2.1 微腔的本征频率及电磁场分布 |
| 2.2.2 微腔的品质因子 |
| 2.3 光学天线共振基本类型 |
| 2.3.1 电共振 |
| 2.3.2 磁共振 |
| 2.3.3 环形矩共振 |
| 2.3.4 电四极子共振 |
| 2.3.5 磁四极子共振 |
| 2.3.6 其他非局域共振模式 |
| 2.4 多极矩展开模型 |
| 2.4.1 严格求解模型 |
| 2.4.2 长波近似模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 尺寸渐变的条形贴片天线 |
| 3.1 条形贴片天线的理论设计 |
| 3.1.1 结构设计 |
| 3.1.2 共振吸波特性仿真 |
| 3.1.3 结构参数及性能优化 |
| 3.2 条形贴片天线的样品制备 |
| 3.2.1 实验制备流程 |
| 3.2.2 样品形貌表征 |
| 3.3 条形贴片天线的性能测试与分析 |
| 3.3.1 测试系统 |
| 3.3.2 宽带高吸收特性 |
| 3.3.3 宽带吸收的角度特性 |
| 3.3.4 吸收频段的可调谐性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 非对称“十”字天线的环形矩共振模式 |
| 4.1 环形矩共振天线的理论设计 |
| 4.1.1 结构设计 |
| 4.1.2 共振模式及场分布特性仿真 |
| 4.1.3 结构参数及性能优化 |
| 4.2 环形矩共振天线的样品制备 |
| 4.2.1 实验制备流程 |
| 4.2.2 样品形貌表征 |
| 4.3 环形矩共振天线的性能测试及分析 |
| 4.3.1 窄带共振吸收特性 |
| 4.3.2 角度特性 |
| 4.3.3 场增强及场局限特性 |
| 4.3.4 选择性偏振激发及偏振转换特性 |
| 4.3.5 折射率传感性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 非对称“十”字天线的磁四极子共振模式 |
| 5.1 磁四极子模式的理论仿真 |
| 5.1.1 产生条件及共振特性仿真 |
| 5.1.2 结构参数对共振性质的影响 |
| 5.2 磁四极子共振模式的测试及分析 |
| 5.2.1 共振吸收 |
| 5.2.2 选择性偏振激发及偏振转换特性 |
| 5.3 天线共振的暗模式构建规律 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 论文主要工作的总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（2）面向太阳能应用的黑色氧化钛制备及光热研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 光热材料的研究现状 |
| 1.3 黑色氧化钛材料研究现状 |
| 1.4 亚氧化钛材料概况 |
| 1.4.1 亚氧化钛材料简介 |
| 1.4.2 亚氧化钛与金红石结构的异同 |
| 1.4.3 亚氧化钛原料制备黑色氧化钛的可行性分析 |
| 1.5 本论文研究思路以及主要研究内容 |
| 1.5.1 研究思路 |
| 1.5.2 主要研究内容 |
| 第2章 材料合成路线与方法 |
| 2.1 实验原材料 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 材料制备方案 |
| 2.4 材料表征方法 |
| 2.4.1 XRD进行物相表征 |
| 2.4.2 XRD进行定量分析 |
| 2.4.3 XPS进行价态分析 |
| 2.4.4 微观结构表征 |
| 2.4.5 紫外-可见漫反射光谱 |
| 2.5 光热响应实验 |
| 2.6 光热响应公式推导 |
| 第3章 亚氧化钛的可控氧化制备黑色氧化钛研究 |
| 3.0 引言 |
| 3.1 亚氧化钛原料制备及基础表征 |
| 3.2 目前已筛选的固体气氛剂 |
| 3.3 高氯酸钾可控氧化亚氧化钛研究 |
| 3.3.1 不同高氯酸钾混入比例下的产物的物相表征 |
| 3.3.2 不同高氯酸钾混入比例下的产物光吸收 |
| 3.3.3 不同高氯酸钾混入比例下产物的光热响应 |
| 3.4 混合气类固体气氛剂可控氧化亚氧化钛 |
| 3.4.1 不同硫酸铵混入比例下的产物的物相表征 |
| 3.4.2 XPS元素分析 |
| 3.4.3 微观结构表征 |
| 3.4.4 不同硫酸铵混入比例下的吸收曲线 |
| 3.4.5 不同硫酸铵混入比例下的产物光热研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 亚氧化钛的歧化分解制备黑色氧化钛研究 |
| 4.0 引言 |
| 4.1 卤化铵固体气氛剂辅助亚氧化钛歧化分解反应 |
| 4.2 歧化产物的基本物性表征 |
| 4.2.1 TEM与 SAED表征产物结构 |
| 4.2.2 XPS表征价态信息 |
| 4.2.3 EPR表征缺陷类型 |
| 4.2.4 歧化产物的Raman表征 |
| 4.2.5 歧化产物的压片电阻测试 |
| 4.2.6 歧化产物的光吸收性能测试 |
| 4.2.7 歧化产物的稳定性测试 |
| 4.3 亚氧化钛歧化机理探究 |
| 4.3.1 预实验确定氯化氢的刻蚀作用 |
| 4.3.2 分解-刻蚀-歧化-再水解机理 |
| 4.3.3 副反应及中间产物的检测 |
| 4.4 影响亚氧化钛歧化反应的变量研究 |
| 4.4.1 不同卤化铵混入比例对歧化进程的影响 |
| 4.4.2 不同升降温速度对歧化进程的影响 |
| 4.4.3 不同保温时间对歧化进程的影响 |
| 4.4.4 不同温度对歧化进程的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 文中的缩写 |
| 附录2 Miller Index对应表 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）基于光电调控的太赫兹超材料设计及太赫兹波传输特性理论模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 太赫兹技术简介 |
| 1.1.1 太赫兹波 |
| 1.1.2 太赫兹技术的发展状况 |
| 1.1.3 太赫兹技术的应用 |
| 1.2 电磁超材料简介 |
| 1.3 太赫兹超材料 |
| 1.3.1 太赫兹超材料研究进展 |
| 1.3.2 主动式太赫兹超材料 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 第二章 超材料的理论基础及数值仿真方法 |
| 2.1 表面等离激元 |
| 2.2 砷化镓的基本性质 |
| 2.3 石墨烯简介 |
| 2.3.1 石墨烯的基本特性 |
| 2.3.2 石墨烯表面等离激元 |
| 2.4 电磁超材料的数值研究方法 |
| 2.4.1 等效介质理论 |
| 2.4.2 时域有限积分法及CST Studio Suite软件介绍 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 太赫兹波段可切换局域化场增强超材料 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 超材料的结构设计及对入射波电场分量的局域化增强 |
| 3.3 SLE超材料对入射波电场、磁场分量局域化协同增强 |
| 3.4 物理机制 |
| 3.5 关于局域化场增强机制的深入讨论 |
| 3.6 仿真方法 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于石墨烯的太赫兹独立可调双频等离激元诱导透明超材料研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 DBPIT超材料的结构设计及研究方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 双频等离激元诱导透明 |
| 4.3.2 可调谐的双频等离激元诱导透明现象 |
| 4.4 基于三振子耦合模型的理论分析 |
| 4.5 亮模式采用空竹构型的意义 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于亮模式调控的太赫兹双频等离激元诱导透明研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 结构设计及材料参数设置 |
| 5.3 基于亮模式调控的双频等离激元诱导透明 |
| 5.4 物理机制分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读博士学位期间公开发表的论文 |
| 作者在攻读博士学位期间所参与的项目 |
| 致谢 |
（4）溴基钙钛矿材料的合成、结构和光电性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 有机-无机钙钛矿的晶体结构 |
| 1.2 有机-无机钙钛矿的形貌与合成方法 |
| 1.2.1 零维钙钛矿量子点的合成 |
| 1.2.2 一维钙钛矿晶体的合成 |
| 1.2.3 二维钙钛矿晶体的合成 |
| 1.2.4 三维钙钛矿单晶的合成 |
| 1.3 有机-无机钙钛矿的光电性能及应用 |
| 1.3.1 有机-无机钙钛矿的光学性质 |
| 1.3.2 有机-无机钙钛矿的电学性质 |
| 1.3.3 有机-无机钙钛矿的应用 |
| 1.4 有机-无机钙钛矿的稳定性问题 |
| 1.5 论文的选题依据和研究内容 |
| 第二章 反溶剂法制备CH_3NH_3PbBr_3 单晶及其生长机理研究 |
| 2.1 研究背景 |
| 2.2 实验过程和样品表征 |
| 2.3 CH_3NH_3PbBr_3 的形貌演变过程 |
| 2.4 CH_3NH_3PbBr_3 的分子及结构演变过程 |
| 2.5 CH_3NH_3PbBr_3 的成核生长模型及形貌控制 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 CH_3NH_3PbBr_3 钙钛矿晶体结构对其光致发光的影响 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 CH_3NH_3PbBr_3 微米块的制备与表征 |
| 3.3 CH_3NH_3PbBr_3 微米块的单光子光致发光谱 |
| 3.3.1 CH_3NH_3PbBr_3 微米块的载流子动力学 |
| 3.3.2 CH_3NH_3PbBr_3 微米块的变温光致发光谱 |
| 3.4 CH_3NH_3PbBr_3 微米块的双光子光致发光谱 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 CH_3NH_3PbBr_3 钙钛矿激光的增强与模式调控 |
| 4.1 有机-无机杂化钙钛矿激光 |
| 4.1.1 钙钛矿激光微腔构建 |
| 4.1.2 钙钛矿激光模式调控 |
| 4.1.3 CH_3NH_3PbBr_3 钙钛矿激光单模实现 |
| 4.2 CH_3NH_3PbBr_3 钙钛矿微米片激光模式调控 |
| 4.3 表面等离子体共振增强CH_3NH_3PbBr_3 钙钛矿微米片激光 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 CH_3NH_3PbBr_3 多晶毫米线自组装生长及其光电性能研究 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 CH_3NH_3PbBr_3 多晶毫米线的制备与表征 |
| 5.2.1 CH_3NH_3PbBr_3 多晶毫米线的制备与结构表征 |
| 5.2.2 CH_3NH_3PbBr_3 多晶毫米线的光学性能表征 |
| 5.3 CH_3NH_3PbBr_3 多晶毫米线光探测器的性能表征 |
| 5.4 CH_3NH_3PbBr_3 多晶毫米线稳定性研究 |
| 5.4.1 CH_3NH_3PbBr_3 多晶毫米线空气中的稳定性 |
| 5.4.2 CH_3NH_3PbBr_3 多晶毫米线热和光照的稳定性 |
| 5.4.3 CH_3NH_3PbBr_3 多晶毫米水分子作用下的演化过程 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 CH_3NH_3PbBr_3-ZnO异质结中的载流子输运及负光电导特性 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 样品制备与表征 |
| 6.3 CH_3NH_3PbBr_3-ZnO结构及负光电导特性 |
| 6.4 CH_3NH_3PbBr_3-ZnO光生载流子输运特性 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文总结 |
| 7.2 未来展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 博士期间发表论文及其他学术成果 |
（5）基于高阶共振模式的金属表面等离子体增强型ZnO紫外探测器的制备和研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 紫外探测技术介绍 |
| 1.2 紫外光电探测器的分类、基本原理和性能指标 |
| 1.2.1 紫外光电探测器 |
| 1.2.2 半导体紫外光电探测器的基本原理和分类 |
| 1.2.3 半导体紫外光电探测器的性能指标 |
| 1.3 氧化锌基材料及其在紫外探测器方向的研究进展 |
| 1.3.1 宽禁带半导体材料介绍 |
| 1.3.2 ZnO基紫外探测器的研究现状 |
| 1.3.3 ZnO基紫外探测器存在的问题 |
| 1.4 论文选题依据和研究内容 |
| 第2章 Zn_xMg_(1-x)O材料及紫外探测器的制备与表征方法简介 |
| 2.1 Zn_xMg_(1-x)O材料的制备方法 |
| 2.1.1 薄膜外延技术 |
| 2.1.2 分子束外延技术 |
| 2.2 光电探测器件制备 |
| 2.2.1 制备工艺介绍 |
| 2.2.2 光电探测器件的制备流程 |
| 2.3 薄膜材料与光电探测器件的表征方法 |
| 2.3.1 薄膜材料的主要表征方法 |
| 2.3.2 光电探测器件的表征方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 ZnO薄膜及其光电探测器的研究 |
| 3.1 高质量ZnO薄膜的制备与性能表征 |
| 3.2 ZnMgO薄膜的外延生长与性能表征 |
| 3.3 ZnMgO紫外探测器的制备与性能测试 |
| 3.4 高性能ZnMgO器件的封装 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 Ag纳米颗粒覆盖ZnO薄膜的制备与光学特性研究 |
| 4.1 金属表面等离子体介绍 |
| 4.1.1 表面等离极化激元介绍 |
| 4.1.2 金属表面等离极化激元的新效应与应用 |
| 4.1.3 高阶共振模式的Ag表面等离子体极化激元的理论基础 |
| 4.2 Ag覆盖的ZnO薄膜的制备与性能研究 |
| 4.2.1 具有高阶共振模式的Ag纳米颗粒的制备 |
| 4.2.2 Ag覆盖的ZnO薄膜的性能研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 具有高度波长选择性的增强型ZnO紫外探测器的制备 |
| 5.1 提高器件光谱选择性的方法 |
| 5.2 Ag/ZnO复合型紫外探测器的制备与性能表征 |
| 5.3 Ag/ZnO复合型紫外探测器的增强原理 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 成果总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）氧化锌表面等离子体特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 红外等离子体材料研究现状 |
| 1.3 论文的主要贡献与创新 |
| 1.4 本论文的主要研究内容和结构安排 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 论文结构安排 |
| 第二章 金属表面等离子体激元的理论基础 |
| 2.1 表面等离子体激元(surfaceplasmonpolaritons,SPP) |
| 2.1.1 金属材料的Drude模型 |
| 2.1.2 金属材料的介电常数函数 |
| 2.1.3 金属表面等离子体激元的理论模型 |
| 2.2 局域表面等离子体激元(localizedplasmonpolaritons,LSP) |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 多层膜结构氧化锌薄膜的制备及其光学特性测试 |
| 3.1 氧化锌薄膜的实验制备 |
| 3.1.1 原子层沉积技术的工艺过程 |
| 3.1.2 多层膜结构氧化锌的实验制备 |
| 3.2 多层膜结构氧化锌的红外光谱测试 |
| 3.2.1 AlO_x与ZnO按0:1多层掺杂 |
| 3.2.2 AlO_x与ZnO按1:14多层掺杂 |
| 3.2.3 AlO_x与ZnO按1:19多层掺杂 |
| 3.2.4 AlO_x与ZnO按1:24多层掺杂 |
| 3.2.5 AlO_x与ZnO按1:49多层掺杂 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 多层膜结构氧化锌的表面等离子体特性 |
| 4.1 多层膜氧化锌表面等离子体的色散关系 |
| 4.1.1 反射光谱拟合氧化锌的材料参数 |
| 4.1.2 多层膜氧化锌表面等离子体的色散关系 |
| 4.2 多层膜氧化锌表面等离子体波的特征参数 |
| 4.2.1 氧化锌表面等离子体波的传播距离 |
| 4.2.2 氧化锌表面等离子体波的穿透深度 |
| 4.3 本章总结 |
| 第五章 多层膜氧化锌与金、银等常规贵金属表面等离子体特性的比较 |
| 5.1 介电常数 |
| 5.2 传播特征比较 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（7）光谱选择性纳米复合涂层及光热转换应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 太阳能光热利用研究现状 |
| 1.2.1 直接太阳能利用 |
| 1.2.2 太阳能热化学利用 |
| 1.2.3 太阳能光热发电 |
| 1.3 光热转换材料的研究现状 |
| 1.3.1 金属陶瓷 |
| 1.3.2 半导体-金属串联结构 |
| 1.3.3 多层薄膜干涉结构 |
| 1.3.4 结构化表面 |
| 1.3.5 光子晶体表面 |
| 1.3.6 光热转换涂层的研究方向 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第二章 光热转换涂层的理论基础 |
| 2.1 材料的介电特性 |
| 2.1.1 束缚电子(晶格振动)Lorentz模型 |
| 2.1.2 自由电子Drude模型 |
| 2.1.3 非晶电介质能带理论 |
| 2.2 纳米颗粒光热效应 |
| 2.2.1 金属纳米颗粒的光吸收理论 |
| 2.2.2 纳米颗粒热效应及热传递 |
| 2.3 光谱选择吸收表面的理论基础 |
| 2.3.1 黑体辐射理论 |
| 2.3.2 实际表面的辐射 |
| 2.3.3 光谱选择吸收表面的定义 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 单相纳米复合涂层的辐射特性及其光谱选择吸收表面研究 |
| 3.1 单相纳米复合涂层的制备 |
| 3.1.1 阴极电弧离子镀技术的原理 |
| 3.1.2 分层化纳米复合涂层的制备原理 |
| 3.1.3 AlCrO基纳米复合涂层样品的制备过程 |
| 3.2 AlCrO基纳米复合涂层的表征 |
| 3.3 AlCrO基纳米复合涂层的辐射特性 |
| 3.3.1 AlCrO基纳米复合涂层的反射光谱和透射光谱测量 |
| 3.3.2 AlCrO基纳米复合涂层的光学常数 |
| 3.3.3 光谱选择吸收表面的设计、制备及性能 |
| 3.4 AlCrO基纳米复合涂层的光吸收机理研究 |
| 3.4.1 Cr_2Al纳米晶光学参数的计算 |
| 3.4.2 基于时域有限差分技术(FDTD)的光吸收机理研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 单相纳米复合光谱选择吸收表面的热稳定性及其提高 |
| 4.1 热处理工艺对AlCrO基光谱选择吸收表面的性能影响 |
| 4.2 涂层热处理后的表征及失效机理分析 |
| 4.2.1 涂层表面形貌 |
| 4.2.2 涂层的相结构变化 |
| 4.2.3 TEM观测涂层显微结构的变化 |
| 4.3 掺氮(N) AlCrO基纳米复合涂层的结构和性能研究 |
| 4.3.1 掺氮AlCrO基纳米复合涂层的制备工艺 |
| 4.3.2 掺氮AlCrO基纳米复合涂层的表征 |
| 4.3.3 掺氮AlCrO基纳米复合光谱选择吸收表面的结构和性能表征 |
| 4.3.4 掺氮AlCrO基纳米复合光谱选择吸收表面的热稳定性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 双相纳米晶复合涂层的辐射特性研究及其光谱选择吸收表面 |
| 5.1 TiAlON基双相纳米晶复合涂层的制备原理及工艺参数 |
| 5.1.1 TiAlON基双相纳米晶复合涂层的制备工艺 |
| 5.1.2 TiAlON基双相纳米晶复合涂层制备和热力学基础简述 |
| 5.2 TiAlON基双相纳米晶复合涂层的结构表征 |
| 5.3 TiAlON基双相纳米晶复合涂层的光学特性及吸收机理 |
| 5.4 TiAlON基双相纳米晶复合光谱选择吸收表面的设计、制备及性能 |
| 5.5 TiAlON基双相纳米晶复合光谱选择吸收表面的热稳定性研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 光热转换涂层在太阳能海水淡化的应用 |
| 6.1 仿生毛细驱动太阳能蒸发泵海水淡化思路的提出 |
| 6.1.1 太阳能整体加热海水淡化技术 |
| 6.1.2 太阳能纳米流体海水淡化技术 |
| 6.1.3 太阳能局部热法海水淡化技术 |
| 6.1.4 仿生毛细驱动太阳能蒸发泵海水淡化技术 |
| 6.2 仿生太阳能蒸发泵的制备 |
| 6.2.1 多孔NiO的烧结及TiAlON基吸收层的沉积 |
| 6.3 仿生太阳能蒸发泵的表征 |
| 6.3.1 孔隙率及孔径分布 |
| 6.3.2 导热系数 |
| 6.3.3 光学性能 |
| 6.4 仿生毛细驱动太阳能蒸发泵的集成和性能测试 |
| 6.4.1 仿生毛细驱动太阳能蒸发泵的集成 |
| 6.4.2 仿生毛细驱动太阳能蒸发泵的性能测试 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 全文总结及展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间相关研究成果 |
| 致谢 |
（8）表面等离激元增强ZnO复合结构光学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 ZnO的基本性质与研究背景介绍 |
| 1.2 ZnO晶体结构与能带结构 |
| 1.3 ZnO制备方法 |
| 1.4 ZnO紫外发光 |
| 1.5 表面等离激元概述 |
| 1.5.1 金属表面等离激元 |
| 1.5.2 石墨烯表面等离激元 |
| 1.6 表面等离激元应用 |
| 1.7 论文选题依据与研究内容 |
| 第二章 ZnO微纳结构和Plasmon材料制备与表征测试 |
| 2.1 ZnO微纳结构与Plasmon材料制备 |
| 2.2 实验样品表征 |
| 2.3 实验样品测试 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 Au表面等离激元引入BM效应增强ZnO紫外发光 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 Au/ZnO微米碟的制备 |
| 3.3 Au表面等离激元增强ZnO紫外发光 |
| 3.4 Au表面等离激元耦合ZnO发光机理 |
| 3.5 Au表面等离激元引入BM效应ZnO激子发光动力学过程 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 Graphene/Al表面等离激元协同耦合增强ZnO紫外激光 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 Graphene/Al/ZnO复合微腔的制备 |
| 4.3 Graphene/Al表面等离激元协同耦合ZnO受激辐射增强 |
| 4.4 Graphene/Al表面等离激元协同耦合ZnO增强机理 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 Plamon耦合ZnO/Graphene/Ag复合回音壁微腔超灵敏SERS传感 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 ZnO/Graphene/Ag复合回音壁微腔SERS基底的构建 |
| 5.3 ZnO/Graphene/Ag复合回音壁微腔超灵敏SERS检测 |
| 5.4 ZnO/Graphene/Ag复合回音壁微腔SERS增强机理 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间发表论文及其他学术成果 |
| 致谢 |
（9）无机半导体材料的外延生长与电子态调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 新物质、新物态与新材料 |
| 1.1.1 新物质中的化学科学 |
| 1.1.2 新物态的探索 |
| 1.1.3 无机半导体材料 |
| 1.2 精准合成与电子态调控 |
| 1.2.1 尺寸依赖的物理化学性质 |
| 1.2.2 缺陷的电子结构 |
| 1.2.3 晶体的表面工程与电子结构 |
| 1.2.4 界面调控电子态 |
| 1.2.5 外场调控电子态 |
| 1.3 外延生长方法 |
| 1.3.1 外延生长简介 |
| 1.3.2 外延中的成核 |
| 1.3.3 外延生长模式 |
| 1.3.4 外延生长与精准合成 |
| 1.3.5 异质外延生长中的机遇与挑战 |
| 1.4 本课题的选题目的、意义与主要结果 |
| 1.4.1 目的 |
| 1.4.2 意义 |
| 1.4.3 主要结果 |
| 参考文献 |
| 第二章 Si基底的表面重构对GaSb外延生长的影响 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 分子束外延系统 |
| 2.2.1 蒸发源炉 |
| 2.2.2 束流监控 |
| 2.2.3 反射式高能电子衍射 |
| 2.2.4 MBE生长过程 |
| 2.3 实验部分 |
| 2.3.1 实验原料 |
| 2.3.2 实验方法 |
| 2.3.3 主要分析测试仪器与样品表征手段 |
| 2.4 结果与讨论 |
| 2.4.1 生长过程的原位监测 |
| 2.4.2 表面形貌分析 |
| 2.4.3 薄膜晶体结构分析 |
| 2.4.4 透射电子显微镜分析 |
| 2.4.5 外延界面的面内配位方式 |
| 2.4.6 应力释放机制 |
| 2.4.7 TEM衍射花样分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 Ga-GaSb金属半导体异质结的制备与光吸收性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验原料 |
| 3.2.2 合成方法 |
| 3.2.3 主要分析测试仪器与样品表征手段 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 扫描电镜分析 |
| 3.3.2 原子力显微镜分析 |
| 3.3.3 X射线光电子能谱分析 |
| 3.3.4 粉末X射线衍射分析 |
| 3.3.5 高分辨透射电镜分析 |
| 3.3.6 生长过程 |
| 3.3.7 固体吸收光谱分析 |
| 3.3.8 电子结构对吸收增强的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 氧空位提升氧化物半导体LaFeO_3的OER催化活性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 脉冲激光沉积系统 |
| 4.2.1 系统构成 |
| 4.2.2 工作过程及原理 |
| 4.3 实验部分 |
| 4.3.1 实验原料 |
| 4.3.2 靶材制备 |
| 4.3.3 薄膜生长 |
| 4.3.4 主要分析测试仪器与样品表征手段 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 靶材的XRD分析 |
| 4.4.2 OER线性伏安扫描曲线 |
| 4.4.3 LFO薄膜中Fe的价态分析 |
| 4.4.4 价带谱分析 |
| 4.4.5 能带结构分析 |
| 4.4.6 LFO薄膜的晶体结构分析 |
| 4.4.7 LFO薄膜的形貌分析 |
| 4.4.8 LFO薄膜的光学吸收与带隙 |
| 4.4.9 荧光光谱分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 结论与展望 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（10）自然丰度40K 2D+-MOT的实现与优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 玻色子和费米子 |
| 1.2 玻色——爱因斯坦凝聚 |
| 1.3 量子费米简并气体 |
| 1.4 超冷分子 |
| 1.5 论文章节安排 |
| 第二章 理论部分 |
| 2.1 饱和吸收谱 |
| 2.2 光与原子的相互作用 |
| 2.3 多普勒冷却 |
| 2.4 磁阱 |
| 2.4.1 四极磁场 |
| 2.5 磁光阱 |
| 2.5.1 磁光阱的装载过程 |
| 2.5.2 磁光阱的装载方式 |
| 2.6 二维磁光阱 |
| 第三章 实验装置介绍 |
| 3.1 总体实验装置 |
| 3.2 D~+-MOT腔装置 |
| 3.2.1 K源和 2D腔的加热系统 |
| 3.3 3D-MOT真空腔 |
| 3.4 钾激光系统 |
| 3.4.1 饱和吸收锁频 |
| 3.4.2 塞曼调制锁频 |
| 3.5 TA注入与光斑整形 |
| 3.6 空间滤波 |
| 3.7 拍频 |
| 3.8 声光调制器 |
| 3.9 荧光成像 |
| 第四章 实验部分 |
| 4.1 ~(39)K的2D~+-MOT |
| 4.1.1 移频光路 |
| 4.1.2 实验过程 |
| 4.2 ~(40)K的 2D~+-MOT |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历 |
| 致谢 |
四、The Enhancement Absorption of Light Field Induced By OpticalRadiation on the off Resonance in Cesium Vapor Cell（论文参考文献）
- [1]中红外光学天线的共振特性和光场调控性能研究[D]. 刘路. 电子科技大学, 2021(01)
- [2]面向太阳能应用的黑色氧化钛制备及光热研究[D]. 黄建涛. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2020(03)
- [3]基于光电调控的太赫兹超材料设计及太赫兹波传输特性理论模拟研究[D]. 刘俊星. 上海大学, 2019(02)
- [4]溴基钙钛矿材料的合成、结构和光电性质研究[D]. 陈峰. 东南大学, 2019(05)
- [5]基于高阶共振模式的金属表面等离子体增强型ZnO紫外探测器的制备和研究[D]. 王潇. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2018(10)
- [6]氧化锌表面等离子体特性研究[D]. 何超. 电子科技大学, 2018(09)
- [7]光谱选择性纳米复合涂层及光热转换应用[D]. 刘辉东. 武汉大学, 2018(06)
- [8]表面等离激元增强ZnO复合结构光学性能研究[D]. 祝秋香. 东南大学, 2018(05)
- [9]无机半导体材料的外延生长与电子态调控[D]. 孙宇. 吉林大学, 2017(09)
- [10]自然丰度40K 2D+-MOT的实现与优化[D]. 高威威. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2017(01)