光电论坛第二十一期
ZnO纳米线微腔中的回音壁模激子极化激元及其激射物理和应用前景
主讲：沈学础院士
时间：2009年5月15日
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2009年5月15日下午15：00，来自中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室与复旦大学物理系的沈学础院士做客光电论坛第二十一期，作了题为ZnO纳米线微腔中的回音壁模激子极化激元及其激射——物理和应用前景Whispering Gallery Mode Exciton Polariton & Its lasing in Tapered Nano ZnO Wire: Micro-PL Spectra ( Physics & Potential )的报告。本期论坛由光电国家实验室主任叶朝辉院士主持，校长助理、光电国家实验室和光电学院党总支书记林林，物理学院院长罗俊，以及武汉光电国家实验室（筹）、中国船舶重工集团公司七一七研究所、物理学院的部分师生等参加了本次论坛。 沈院士首先介绍了固体中量子或者准粒子等相关的背景知识，特别强调了光子与激子之间不同强度的相互作用。光子与激子强相互作用的结果是形成激子极化激元，它既有激子的特性，又有光子的特性，是两种粒子的杂化。激子极化激元在固体中的存在，是大家公认的科学事实，也是最受研究重视的准粒子之一，其形成的条件主要是参与杂化的两种粒子之间的能量、波矢和偏振要一致。两种粒子杂化后具有的蒙太特性，对其他相关学科的光学研究也有重要应用，比如慢波等。此外，沈院士还介绍了微腔的背景知识，主要指半导体微电子学中常用的F-P微腔、回音壁（Whispering Gallery）微腔等，并且指出了在ZnO材料体系中研究回音壁微腔的原因和意义。 沈院士接下来详细报告了近几年来他所领导的研究小组在单个小量子体系ZnO纳米线中电子态、量子相互作用等方面所做出的卓有成效的研究工作。对ZnO材料体系感兴趣的原因是由于它是紫外材料，激子束缚能高达60meV，在室温下就能稳定的存在。使用的样品是四角针尖形状，针尖的直径连续可调。所使用的测试手段是显微荧光光谱及非偏振、TE、TM偏振探测等。实验结果表明观察到了回音壁腔模与激子耦合杂化形成的激子极化激元的发光；实验实现了对腔模和激子之间从弱到强的相互作用的连续调制；通过扫描、Mapping等方法，给出了不同指数腔模与不同种类的激子耦合形成的比较系统的激子极化激元。此外实验也隐含指出了回音壁微腔使得两种粒子之间的耦合效率等于1，远高于GaAs F-P微腔中的粒子耦合效率。这部分工作已在Phys. Rev. Lett上发表。接下来，沈院士介绍了最新的研究兴趣所在，包括回音壁微腔中的波导效应、准腔模现象以及沿纳米线纵向的类F-P干涉现象。在ZnO纳米线激光方面的工作则包括，实验上观察到了光泵的Lasing现象，并且证明了这是来自于激子极化激元的激发。同时对激子极化激元在玻色-爱因斯坦凝聚等方面的研究也进行了深入的探索和思考。 这些前沿的最新知识和理论，涉及到物理、材料、器件、光谱等多个领域，引起了在座师生的浓厚兴趣。在报告结束后，即有学生问到光谱实验的细节知识，随后在座的几位教授和院士之间展开了激烈深入的讨论。最后大家以热烈的掌声感谢沈院士的精彩报告。 |
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