钙钛矿单量子点双激子辐射特性的研究
批准号:
62075120
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
张国峰
依托单位:
学科分类:
激光
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张国峰
中文摘要
纠缠光子对的制备是实现量子信息处理的重要基础。钙钛矿量子点具有稳定的发光强度和光谱特性、极短的激子寿命和长的光学相干时间、便于加工和集成化的优势,其双激子态的级联辐射是制备纠缠光子源的有效量子资源。针对如何有效地获取钙钛矿单量子点双激子辐射的信息、抑制双激子的俄歇复合和提高双激子的辐射强度及实现偏振纠缠的双光子辐射等关键问题,本项目通过银纳米线的表面等离激元效应增强钙钛矿单量子点的双激子辐射率,同时利用N型半导体纳米材料抑制双激子的俄歇复合,在低激发条件下将双激子的量子产率提高到95%以上;利用时间分辨的光子统计方法有效地提取双激子光子,定量地研究钙钛矿单量子点表面俘获和激子带电对双激子辐射的影响。结合理论模拟探索银纳米线对双激子辐射的增强机制及双激子与表面等离激元的耦合作用;测量低温激子与双激子态的精细能级结构劈裂的光谱信息,通过电场调控精细能级结构劈裂实现偏振纠缠的双光子辐射。
英文摘要
The preparation of entangled photon pairs is the basis for realizing various quantum information processing. Perovskite quantum dots have the advantages of stable photoluminescence and spectral characteristics, extremely short exciton lifetime and long optical coherence time, easy processing and integration. The cascade transitions of biexciton states are effective for preparing quantum entangled photon sources. In the proposal, we will study how to effectively obtain the information of biexciton emission of single perovskite quantum dots, suppress the Auger recombination of biexciton, increase the emission intensity of biexciton, and realize source of polarization-entangled photons. The surface plasmon effect of silver nanowires is used to enhance the biexciton emission of single perovskite quantum dots, and N-type ITO semiconductor nanomaterial is used to suppress the Auger recombination of biexciton at the same time. As a result, biexciton quantum yield is expected to increase more than 95% at low excitation conditions. A time-resolved photon statistical method is used to effectively extract biexciton photons to quantitatively investigate the effects of extra charges and surface states on the biexciton emission of single perovskite quantum dots. We will investigate the mechanism of biexciton emission enhancement as well as the coupling effect between excitons and surface plasmons, and measurement of the fine structure splitting of both exciton and biexciton states at low temperature. The polarization-entangled photon source is expected to be achieved by the electric field controlling the exciton fine structure splitting.
钙钛矿量子点具有稳定的发光强度和光谱特性、极短的激子寿命和长的光学相干时间、便于加工和集成化等优势,其双激子态的级联辐射是制备纠缠光子源的有效量子资源。本项目基于钙钛矿量子点双激子辐射特性开展研究,研究期间主要获得以下成果:1)研究了单量子点表面俘获和激子带电对双激子动力学的影响,基于时间分辨技术发展了一种精确测量双激子量子产率的方法,得到了单量子点内中性与带电双激子的辐射及俄歇复合率,研究发现表面俘获可以为双激子提供高效的非辐射通道,其非辐射复合率约为单激子的3.6倍。2)研究了新型钙钛矿单量子点的激子动力学,研究发现钙钛矿量子点的单激子辐射速率基本保持不变,其光致发光闪烁源于量子点表面俘获的活化和非活化过程;实验测得钙钛矿单量子点的双激子与单激子的辐射速率比约为4.4;研究表明在较高功率激发下单量子点的光致发光闪烁是表面俘获的活化与非活化和量子点充放电过程共同作用的结果。3)采用N型半导体氧化铟锡纳米粒子有效地抑制单量子点的光致发光闪烁,可以将发光亮态的比例提升到98%以上,研究发现具有费米能级对齐的钙钛矿单量子点/ITO系统可以有效地抑制激子俄歇复合和价带空穴转移的非辐射复合过程。4)发展了一种灵活且高效的调控量子点双激子光子辐射的新方法,通过单量子点与等离激元金纳米粒子的耦合相互作用,引入了额外的能量转移通道与非辐射俄歇复合进行有效地竞争,实现了对单量子点双激子发射的有效调控,双激子的量子产率增加到95%以上。5)研究了不同长径比的棒状单量子点的线偏振辐射特性,结合棒状量子点的结构参数理论计算了棒状量子点的带边激子精细能级结构。发现当长径比达到7时,棒状壳层所产生的介电效应对偏振度的贡献趋于恒定;长径比的变化对电子-空穴交换相互作用的影响可以忽略不计,但是较大的长径比可以显著地增加核壳之间的拉伸作用,使重空穴与轻空穴价带间的净劈裂Δ值由13meV变化到-17meV,从而增加了棒状量子点的线偏振度。
超低阈值光微流量子点激光阵列芯片研制及应用研究
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批准号:62575162
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项目类别:面上项目
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资助金额:49.00万元
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批准年份:2025
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负责人:张国峰
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依托单位:
基于相干电子耦合的单分子对的能量转移动力学研究
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批准号:61675119
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2016
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负责人:张国峰
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依托单位:
单层氧化石墨烯光电功能特性的激光改性研究
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批准号:U1510133
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:59.0万元
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批准年份:2015
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负责人:张国峰
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依托单位:
电流操控单分子界面电子转移动力学
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批准号:11204166
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2012
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负责人:张国峰
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依托单位:
国内基金
海外基金