發(fā)布時(shí)間：2021-08-27 22:46

　　鈣鈦礦材料是具有類似CaTiO₃晶體結(jié)構(gòu)的化合物。作為一種功能性能源材料,由于其寬帶的光吸收,大的振子強(qiáng)度和出色的電荷傳輸能力在光伏產(chǎn)品中表現(xiàn)出出色的性能,并且已經(jīng)在高效太陽能電池,多參量光發(fā)射器,微型多色激光器等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但將鈣鈦礦材料運(yùn)用到超快信息存儲(chǔ)領(lǐng)域卻少有人研究。本論文研究全無機(jī)鈣鈦礦微納結(jié)構(gòu)的受激輻射和腔增強(qiáng)超熒光效應(yīng),以及上述效應(yīng)所展現(xiàn)出的超快熒光性質(zhì)。并基于鈣鈦礦微型激光器實(shí)現(xiàn)了高帶寬光學(xué)編碼,使鈣鈦礦在光信息技術(shù)領(lǐng)域得到全新的應(yīng)用。首先,基于鈣鈦礦微米/亞微米球狀結(jié)構(gòu)的光學(xué)微腔實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的單模激光輸出。其中受激輻射機(jī)制能加快粒子輻射躍遷速率,但這種超快的熒光輻射性質(zhì)通常只被當(dāng)做激光輻射的一個(gè)重要特征進(jìn)行表征,本論文提出利用此特性發(fā)展超快光學(xué)編碼的應(yīng)用方案。論文研究了熒光輻射過程的壽命,偏振的超快響應(yīng)能力和利用雙光子非線性吸收實(shí)現(xiàn)的發(fā)光時(shí)間線形調(diào)控能力。結(jié)合這些超快的熒光性質(zhì),利用其輻射核心的不同狀態(tài)（即自發(fā)狀態(tài)和受激狀態(tài)）實(shí)現(xiàn)多參量超快光學(xué)編碼。這種兼具光源和光學(xué)編碼功能的微結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)越性能:1)基于鈣鈦礦核心的太赫茲編碼在小型化... 

【文章來源】：華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)示意圖

華東師范大學(xué)大學(xué)博士學(xué)位論文5除了受激輻射能加快粒子的輻射速率，超熒光也是加快粒子輻射速率的手段之一。然而超熒光需要高密度的耦合粒子，在固體體系中實(shí)現(xiàn)難度大。本文不僅在固體體系中實(shí)現(xiàn)了超熒光，而且還結(jié)合了光學(xué)微腔的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了量子點(diǎn)超晶格微腔樣品。我們第一次在實(shí)驗(yàn)上證明了此種樣品的受激放大過程不受粒子數(shù)反轉(zhuǎn)條件的限制，樣品里面激子的耗散時(shí)間可以近似看做腔增強(qiáng)超熒光的弛豫時(shí)間，都在皮秒量級(jí)。這些超快的熒光光學(xué)性質(zhì)可以運(yùn)用到太赫茲編碼領(lǐng)域，其可調(diào)帶寬高達(dá)0.1THz。以上通過控制輻射源本身的輻射狀態(tài)進(jìn)行編碼，區(qū)別于后期調(diào)控輸出光場的被動(dòng)編碼方式。本文將光源發(fā)光和編碼操作結(jié)合，發(fā)展出無源調(diào)制編碼不具備的獨(dú)有功能，并給出了節(jié)省編碼能耗的可行方案。1.3實(shí)現(xiàn)效果與特色圖1.2基于鈣鈦礦微納結(jié)構(gòu)的編碼演示本論文在概念上提出并在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了基于單個(gè)鈣鈦礦球狀結(jié)構(gòu)微腔或量子點(diǎn)超晶格微腔的超快光學(xué)編碼，其可調(diào)帶寬高達(dá)0.1THz。從而將鈣鈦礦材料的應(yīng)用疆界拓展到超快信息處理領(lǐng)域，如圖1.2所示。這種基于光學(xué)微腔激射效應(yīng)或腔增強(qiáng)超熒光效應(yīng)的超快編碼方案，可作為一種范式應(yīng)用到其他新型發(fā)光材料和多種形貌的微納結(jié)構(gòu)體系，為開發(fā)超快光通信編碼器件和微區(qū)集成的高帶寬光芯片奠定基矗

華東師范大學(xué)大學(xué)博士學(xué)位論文9第二章物理模型及基礎(chǔ)概念2.1激子通常來講，電子和空穴在庫侖力相互作用下能形成一個(gè)空間上的束縛態(tài)，我們把這樣一個(gè)電子空穴對(duì)的復(fù)合體稱之為激子。在半導(dǎo)體中，如果一個(gè)電子從價(jià)帶被激發(fā)到導(dǎo)帶上時(shí)，會(huì)在價(jià)帶內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)空穴，同時(shí)在導(dǎo)帶上產(chǎn)生一個(gè)電子，這樣就可以形成一個(gè)電子空穴對(duì)。由于空穴帶的是正電荷，電子帶的是負(fù)電荷，所以它們之間的庫侖相互吸引作用會(huì)在一定條件下使它們束縛在一起，而形成固體材料中一種重要的元激發(fā)。激子通�？煞譃槿f尼爾（Wannier）激子和弗倫克爾（Frenkel）激子[32-34]，如圖2.1所示。圖2.1半導(dǎo)體材料中激子的示意圖。a.弗倫克爾激子。b.萬尼爾激子�；疑芷谂帕械膱A點(diǎn)表示材料的晶格弗倫克爾激子中電子與空穴之間的距離很近，庫倫作用力強(qiáng)。即使它在晶體中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電子始終與空穴緊密相連，所以大多數(shù)弗倫克爾激子的波爾半徑小于或等于晶格常數(shù)、束縛能在100到300meV之間，通常存在于有機(jī)半導(dǎo)體與離子晶體中。而萬尼爾激子中電子與空穴之間的間距大，庫倫相互作用力相對(duì)較弱，束縛能大約只有10meV。處理萬尼爾激子的時(shí)候，我們可以忽略半導(dǎo)體晶格周期勢場對(duì)它的影響，近似為一個(gè)自由的電子空穴對(duì)，電子空穴之間的束縛能可以類比氫原子模型。萬尼爾激子的有效質(zhì)量M可以用電子（me）與空穴（mh）的有效質(zhì)量來表示：


本文編號(hào)：3367247