CsPbBr3光波导中激子局域场和复合速率的增强

刘春旭， 张继森， 陈泳屹， 宋 悦， 赵海峰，骆永石， 张立功， 张振中， 王立军

(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室， 吉林 长春 130033)

1 引 言

当固体中的自由电子气在正离子的背景下相对运动时，正如光波可以量化为光子、晶格振动可量化为声子一样，这种自由电子气的集体振荡可以被视为一个元激发，被量化为准粒子,即等离激元(Plasmon)[1-7]。表面等离激元(Surface plasmons，SPs)有两种不同的类型:沿平面介质-金属界面传播的，被称为表面等离极化激元(Surface plasmon polaritons，SPPs)；而那些定位在金属纳米颗粒上的，通常称为局域表面等离子体激元(Localized surface plasmons，LSPs)。SPPs和LSPs的物理起源相同，都表现出定位于金属表面的具有特性的电磁场，并可显著增强激发场[8-11]。SPs携带的信息或能量可以被局域化或在纳米级金属结构之间传输，而不受光的衍射限制，并提供了一种有前途的控制并操纵光在纳米尺度的传播和色散的方法。在SPPs和金属界面，当激发光的频率与金属-介电体界面上相对于正电核的电子集体振荡的固有频率相匹配时，就会激发表面等离子体共振。光子与SPPs的相互作用显著增强的光学近场(Near-field)导致局部电场强度和等离子体模对环境响应的灵敏度大大增强。金属薄膜和介质之间的界面能以导带电子的相干纵向电荷振荡的形式维持SPPs，从而导致一个限制在垂直于表面的一维的表面波。近年来，基于表面等离激元SPP结构和器件的奇特性质，其在光电子学、表面增强Raman光谱学(SERS)、数据存储太阳能电池及化学和生物传感等基础研究和应用领域引起了研究人员广泛的兴趣和关注[12-13]。……