固态微结构中光诱导集体激发光电耦合效应及其原型器件研究.docx
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固态微结构中光诱导集体激发光电耦合效应及其原型器件研究
项目名称:
固态微结构中光诱导集体激发、光电耦合效应及其原型器件研究
首席科学家:
林海青北京计算科学研究中心
起止年限:
2010.9至2015.9
依托部门:
中国工程物理研究院
二、预期目标
(一)总体目标
集中国内在光和固态微结构相互作用研究领域的优势资源,开拓固态微结构中光诱导集体激发、光电耦合的新领域,深入理解强耦合情形下的微腔QED、表面等离激元、宏观量子光学和非线性光学效应。
建立能够处理固态微结构中光和集体激发强耦合的动力学过程的微观量子理论和基于先进计算技术的多尺度数值模拟方法,以促进材料制备和基础物理的学科交叉,发掘量子信息在固态微结构中存储和处理的有效途径,探索光电耦合系统超快动力学过程的新原理和新方法,以构造下一代新型光电子原型器件,为国民经济的发展做出应有的贡献。
力争在理论和实验两方面取得国际先进水平的成果,发展一系列具有自主知识产权的新方法和新技术,同时培养一批年轻的杰出人才,为我国在光和固态微结构相互作用的基础理论、加工技术和系统应用方面做出突破性和创新性的工作,使我国在光和物质相互作用的量子调控方面走在世界前列。
(二)五年预期目标
1.建立不同能量(波段)光诱导集体激发耦合的物理实现方法、表征手段和测量技术。
解释和控制光诱导集体激发导致的电阻,透射率的变化,自旋极化电流和自旋波激发过程,发现光诱导集体激发的输运和光学新现象,揭示其物理本质,外场以及超短激光脉冲对集体激发的相干调控等。
2.建立对表面等离激元、微腔中光与集体激发耦合的调控方法,解释其相关量子光学效应,认识金属微结构几何形状、尺寸对表面等离激元色散关系,及其固态微结构中发光过程的影响。
发展高效的计算方法,设计金属微结构以实现表面等离激元和微结构之间的强耦合。
3.实现并控制强耦合情形下多个固态微结构之间的量子相干效应,及其对辐射过程的影响。
探索强耦合情形下的宏观量子效应(等离激元的Dicke效应、真空Rabi劈裂、原子纠缠、Casimir效应),建立表面极化激元为媒介的量子结构之间的远程相干耦合、纠缠的表征方法及其控制方案,通过金属/半导体复合结构构造基于表面等离激元效应的发光原型器件。
4.制备出高质量的固态微结构(金属,半导体和铁电材料微结构)及其原型器件,解释和控制固态微结构中光诱导集体激发的非线性光学性质,构造新型光电子原型器件。
建立固态微结构和金属复合结构中光与集体激发强耦合的微观量子理论,及有自主知识产权的计算方法和数值模拟软件。
5.发表高水平论文200篇以上,申请专利30项以上,培养博士和硕士研究生80名以上,培养1-2名全国百篇优秀博士论文获得者,1-2名杰出青年基金获得者。
三、研究方案
1.学术思路:
以国家在光电子工业、通讯、能源和国防建设方面的重大需求为背景,开展固态微结构光诱导集体激发和光电耦合量子调控的重大基础问题的创新性研究。
研究固态(半导体、铁电和碳基)微结构中光诱导的个别和集体激发产生、演化及其退相干过程。
发展集体激发和光场强耦合的微观量子理论和基于先进计算技术的多尺度数值计算软件平台。
探索利用强耦合调控集体激发退相干过程的新机制和手段,构造基于光电耦合的新型原型器件。
使我国在光和物质相互作用前沿领域的研究水平走在世界前列。
2.技术途径:
结合理论进行材料结构设计材料生长结构微观表征材料基本参数的的表征与测试部分材料微加工器件工艺处理各种光谱技术(稳态和超快)测量在不同波段、偏振光激发下集体激发的相干动力学过程及其调控。
A.在固态微结构的制备方面:
(a)采用分子束外延生长III-V族半导体微纳结构、稀磁半导体、以及和铁磁金属的复合结构。
(b)采用脉冲激光沉积法制备高质量的单晶或者多晶铁电材料微纳结构。
(c)采用溶胶-凝胶法制备大面积和均匀性好的高度择优取向多晶铁电材料。
(d)采用电化学方法生长和制备不同的稀磁(Mn,Co等)离子掺杂的半导体量子点。
(e)采用电化学方法制备氮掺杂sp2-碳量子点结构。
(f)采用模板法制备金属纳米结构。
(g)采用生物模板方法制备纳米微结构和介观光子平台。
B.在微结构光电特性测试方面:
(a)利用透射电子显微镜、X光衍射、原子力显微镜、扫描电子显微镜、高分辨率透射电镜和扫描隧道显微镜等方法对微纳低维结构形貌与生长质量进行微观表征。
(b)利用超导量子干涉仪、变温磁-输运测量系统以及和与分子束外延生长系统对接的原位磁光测试系统等设备进行材料基本磁性质的研究与表征。
采用变磁场霍耳效应实验测量微结构中载流子输运参数,以表征微结构体系中的电、磁特性。
(c)采用室温红外反射光谱、显微光致发光光谱、显微拉曼光谱技术、红外透射和光致发光光谱等手段表征不同微结构体系在深紫外到远红外区的光学特性。
(d)利用飞秒时间分辨磁光克尔旋转、光电流谱、铁磁共振技术探测磁性半导体和非磁半导体微结构中光诱导的集体激发、自旋和磁化的超快动力学过程。
(e)采用微区时间分辨光致荧光等实验手段,研究半导体量子点/金属复合结构中金属表面等离激元受激放大和激射过程和能量转移过程。
C.在理论研究方面:
(a)固态微结构中集体激发方面:
采用两种互补的研究路径。
一是基于第一性原理的密度泛函理论结合随机相位近似和准粒子GW电子结构计算方法研究其电子结构和介电行为,得到集体激发的能谱,电子态分布和态密度。
二是在多带kp方法、经验超大原胞赝势法和紧束缚方法的基础上,采用费曼图技术和量子MonteCarlo方法模拟较大尺寸固态微结构中集体激发的行为和相干动力学过程。
(b)光场的分布和传输方面:
采用时域有限差分法和散射矩阵方法等方法计算任意形状固态微结构附近的光场分布和色散关系。
(c)光场和集体激发耦合方面:
采用密度矩阵的运动方程的方法研究集体激发的演化行为及其光电响应;发展量子光学的方法研究固态微结构体系中集体激发和光场耦合的量子调控机制。
四、年度计划
第一年研究内容:
1.进行(Ga,Mn)As稀磁半导体材料、GaMnAs/AlGaMnAs异质结和GaAs/AlGaAs量子阱中稳态与时间分辨磁光克尔旋转(TRKR)光学实验。
2.制备掺Mn的反核壳半导体量子点,研究制备高质量BST和BLT铁电材料微纳结构的工艺;优化磁控溅射技术制备一维人工微纳结构的工艺;研究制备尺寸可控的氮掺杂sp2碳量子点的制备技术。
采用HRXRD、AFM/STM、SEM以及XPS等表征技术来分析上述微纳结构材料的表面形貌和微观结构。
采用第一性原理方法以及分子动力学模拟研究微结构中电子结构和光学特性;采用kp方法研究微结构中电子结构和多体效应。
3.开展锑化物MBE系统的升级改造与调试,研究2—5微米及8-12微米超晶格结构设计,2-5微米GaInAsSb异质结激光器结构设计。
研究制备W/B4C,W/Si,W/C,W/SiC,Mo/Si,WSi2/Si,MoSi2/Si,Cr/Sc等系列一维超晶格。
采用时域差分方法以及散射矩阵方法计算光场的分布。
第一年预期目标:
1.给出(Ga,Mn)As半导体以及GaMnAs/AlGaMnAs异质结中光激发自旋极化载流子对磁性离子的交换相互作用、自旋弛豫、磁各向异性与磁化翻转过程的作用关系。
2.掌握并优化掺Mn反核壳半导体量子点的制备方法。
完善化学法制备微纳结构铁电材料的生长平台;实现微纳结构铁电材料和氮掺杂sp2碳量子点的可控制备,建立可重复生长的工艺和技术;得到一些半导体微结构电子结构和光学特性的计算结果,给出微结构尺度、形状对电子结构和光谱的影响以及电子-电子相互作用对电子结构及其光学特性的影响。
3.确定一维人工微纳结构的制备工艺条件与参数;完成高质量纳米尺度的超薄膜和超晶格的制备;表征人工微纳结构的形貌、结构参数、成分、主要杂质含量以及存在形态、配位状态;并确定生长制备条件对这些因素的影响变化规律。
4.获得InAs/GaSb超晶格能带计算模型;完成多波段2-5微米、8-12微米器件结构设计;2-5微米的GaInAsSb和AlGaInAsSb激光器设计。
完成锑化物生长的MBE设备改造与调试,获得优化的锑化物超晶格异质。
5.发表论文2530篇,申请专利46项。
第二年研究内容:
1.继续(Ga,Mn)As稀磁半导体、GaAs/AlGaAs量子阱与In(Ga)As量子点中时间分辨磁光克尔旋转(TRKR)光学实验。
实验研究Fe/GaAs铁磁薄膜以及CoFeAl、CoFeMn等半金属材料中全光学自旋波的激发。
研究微纳结构铁电材料的电学输运特性及磁场和温度场的调控。
制备GaMnAsP微纳器件,研究其光电特性。
2.优化InAs/GaSb二类超晶格以及GaInAsSb、AlGaInAsSb材料生长条件。
研究金属纳米天线/半导体量子点以及金属纳米天线/稀土纳米颗粒等复合纳米结构的制备技术。
采用光谱和微纳结构表征方法精确测定氮掺杂sp2碳量子点中的键长和电子态等。
3.用紫外光刻、电子束刻蚀方法制作光栅结构,制备光栅和狭缝的组合结构,制备二维点阵光学微结构。
4.在前期计算的基础上研究固态微结构中的光电耦合过程,开发计算固态微结构光电耦合的软件平台,开展实验结果的数值模拟来设计新型光电耦合器件。
第二年预期目标:
1.给出(Ga,Mn)As、Fe/GaAs铁磁薄膜以及CoFeAl、CoFeMn等半金属材料的自旋极化的动力学机理。
发现不同金属复合结构以及外场设计等对(Ga,Mn)As、GaAs/AlGaAs量子阱与In(Ga)As量子点;金属纳米天线/半导体量子点以及金属纳米天线/稀土纳米颗粒中自旋-轨道耦合以及光致集体激发的调控作用。
2.完成GaSb衬底上InAs/GaSb二类超晶格材料及GaInAsSb、AlGaInAsSb外延材料生长研究和生长条件优化。
获得GaSb和InAs材料P型和N型掺杂浓度条件参数。
获得77K光荧光峰位处于2-5微米的超晶格材料和GaInAsSb、AlGaInAsSb材料。
3.建立不同生长参数对微纳结构铁电材料的导电率、铁电极化特性以及介电特性等电学性质的变化规律;给出外场特别是磁场对微纳结构铁电材料电学输运特性影响的物理规律。
获取氮掺杂sp2碳量子点的微观结构及电子能带结构。
4.制备出光栅微结构和二维点阵结构;制备出光栅和狭缝的组合结构。
5.结合不同的计算方法,发展电子结构的计算方法;给出半导体微结构中光电强耦合,如极化激元,表面等离激元的研究结果,开发并建立了初步的软件平台。
6.发表论文3540篇,申请专利57项。
中期评估:
整理资料,进行中期评估,检查前两年的进展,并根据专家组的建议,对今后研究内容和研究方案做出相应的调整。
第三年研究内容:
1.建立偏振分辨的光电流谱测试平台,对(Ga,Mn)As稀磁半导体与GaAs/AlGaAs量子阱进行结构与能带的设计,并进行不同外场调制下的偏振光电流谱测试;继续GaMnAs/AlGaMnAs异质结的磁光动力学特性研究;展开2—5微米InAs/GaSb二类超晶格探测器和GaInAsSb异质结激光器器件结构和工艺研究。
2.开展二维电子气的等离子体振荡和不稳定性物理的理论和实验研究。
研究表面结构、量子/界面等效应,表面修饰,界面改性、应力等因素对微结构表面等离激元的影响。
研究金属纳米颗粒的等离共振引起的局域场效应。
并利用表面极化激元实现多量子点之间的纠缠,建立量子态的纠缠的表征和测量方案。
3.用稳态深紫外-远红外光谱技术研究BST和BLT铁电材料微纳结构的光学特性,寻求该低维材料体系中微观电子能带结构及其与纳米尺度的依赖关系;研究氮掺杂sp2碳基量子点或类似体系与介观光子平台的复合微结构的光学特性,寻求其光电耦合效应对量子点发光特性的影响。
4.研究高能光子的能量转移与输运性质与微结构参数之间的关系,研究温度、外场等因素对高能光子能量输运的调控机理;研究人工微纳结构的能量耦合特性。
5.研究和发展亚光波长微结构中的光场分布的理论和数值计算方法;计算不同材料制备的亚波长结构中的光场分布,研究微结构几何形状、周期对光场分布的调控作用;设计具有高品质因子的固态光学微腔和亚波长的微结构;研究实现微结构中光诱导集体激发和光电耦合过程和外场调控手段。
第三年预期目标:
1.给出铁磁薄膜以及半金属材料中全光学自旋波的产生与调控的物理机理,揭示GaMnAs/AlGaMnAs异质结中磁光动力学机理。
揭示(Ga,Mn)As稀磁半导体与GaAs/AlGaAs量子阱中自旋-轨道耦合效应引致的新奇自旋集体激发、自旋输运的新现象,以及外场和温度控制的光传播行为。
2.获得InAs/GaSb二类超晶格探测器器件材料以及GaInAsSb异质结激光器材料。
建立InAs/GaSb二类超晶格探测器、四元系异质结激光器的器件工艺制备条件。
3.揭示A位掺杂与B位掺杂及不同纳米尺寸对铁电材料晶格振动的影响规律,获得其铁电极化的本征起源。
观察纳米结构铁电材料在相变点附近介电常数的奇异变化,获取它们的光电耦合特性的物理规律。
建立碳基量子点体系中的发光规律及其与表面结构和表面修饰工程的依赖关系。
4.完成透射、反射和散射谱测试与分析;揭示高能光子的能量转移与输运性质随生长参数的变化关系;给出人工微纳结构对高能光子能量转换、输运规律及调控机理。
5.通过计算光场在亚波长微结构中的的光场分布,调控微结构几何形状、尺度,设计高品质因子的光学微腔,并根据实验结果比较,改进计算方法;实现微结构中光诱导集体激发和光电耦合过程,以及利用外场调控其耦合程度;研究金属纳米颗粒的参数对纳米体系光学性质的影响与调控,利用表面极化激元实现多量子点之间的纠缠,建立量子态的纠缠的表征和测量方案。
6.发表SCI论文4045篇,申请专利67项。
第四年研究内容:
1.开展InAs/GaSb量子阱与InSb/AlInSb二维电子气中红外与远红外磁光光谱与光电流谱研究,利用微加工手段,制备需要研究的GaMnAs/AlGaMnAs微纳器件。
2.对2—5微米InAs/GaSb超晶格的生长与器件工艺进行优化,使探测器性能达到最终目标。
对8-12微米长波探测器材料工艺进行研究。
3.研究外场对微纳结构铁电材料及碳基量子点光电耦合特性的调控规律,探索极端物理条件下低维结构中的等离子激元、电子与声子相互作用等,研究铁电/半导体异质结结构的光电耦合特性;开展具有不同几何构型的人工金属微纳结构的表面等离激元的激发与调控机理研究;研究表面等离激元与共振结构的耦合效应及其对自发辐射影响;开展人工金属微纳结构对电磁环境如电磁场空间分布的调控机理研究。
4.研究金属表面等离激元与半导体量子点激子相互作用导致的的表面等离激元的受激过程和非线性耦合效应,探索利用强耦合情形下以集体激发为媒介的微结构之间的远程相干耦合,为制备新型量子相干的光电器件提供物理基础。
探讨相关量子特性在新型激光器和光探测器方面的可能应用;研究表面等离激元诱导的宏观量子效应,发展描述在材料微结构中表面等离激元与光子相互作用的全量子化理论方法;开展结构设计,通过表面等离激元的色散行为来调控Casimir力的特性。
第四年预期目标:
1.揭示InAs/GaSb量子阱与InSb/AlInSb二维电子气中集体激发的外场和温度调控以及自旋-轨道耦合效应引致的新奇自旋集体激发以及自旋输运的新现象。
2.制备2-5微米InAs/GaSb超晶格探测器完成指标:
77K时峰值波长2-3微米探测率D*≧1×1011cm·Hz1/2W-1;3-5微米D*≧1×1011cm·Hz1/2W-1;获得响应波长8-12微米材料的优化工艺;获得GaInAsSb激光器生长及器件制备的优化工艺参数。
3.建立通过光场强度和偏振方向来调控其电荷极化取向的有效手段;揭示微纳结构铁电材料体系和碳基量子点中光诱导集体激发的有效途径。
4.揭示特殊人工金属微纳结构中表面等离激元与单个共振结构形成强耦合作用的条件、动力学行为以及量子特性;揭示多个共振结构以表面等离激元为媒质形成强耦合作用的条件、动力学行为以及量子纠缠特性;建立人工金属微纳结构中表面等离激元零点能涨落引发材料之间的相互作用关系;建立描述在人工微纳结构电磁环境中共振结构(原子或人工原子)与光子相互作用的全量子化理论方法,能够处理表面等离激元和电子强耦合情形下的非马尔可夫过程,而且为新实验和器件的设计提供理论依据
5.发表SCI论文4050篇,申请专利68项。
第五年研究内容:
1.继续深入前4年内容的研究,根据前4年的研究结果,在材料设计与实验技术上进一步优化。
2.研制二维电子气等离子体振荡产生THz振荡的原型器件,制作远红外超晶格探测器。
研制2—5微米室温连续工作的激光器并达到预定指标。
3.采用透明电极/纳米结构铁电材料/导电金属氧化物电极以及不同纳米结构铁电材料异质结结构构建新型光电功能器件;利用碳基量子点体系的高量子效率构建新型、高效且廉价的器件。
4.设计具有高反射率高衍射效率,控制高能光子行为的光电器件;深入研究这种器件的工作原理,开展器件性能模拟研究。
5.研究表面等离激元对宏观量子现象的影响,探究所引发的新效应的经典对应及其应用;研究微结构中量子噪声,环境对集体激发退相干的影响,建立处理微结构系统中量子耗散和量子退相干问题的理论。
6.研究半导体微结构体系中载流子库仑作用、电声子作用、杂质散射和自旋—轨道耦合等效应对光诱导集体激发退相干问题的影响。
7.搜集材料,汇总研究成果,准备课题总结。
第五年预期目标:
1.深刻认识半导体及其与金属复合微纳结构中光诱导集体激发和光电耦合的新效应与超快调控的新原理、新方法,凝练技术方案,在此基础上提出基于这些光电耦合新效应与新原理的原型器件设计;揭示异质结各层中的自旋轨道相互作用以及异质结中层间耦合相互作用的规律与调控手段。
2.根据理论计算和实验结果,生长二维电子气材料和研制相应的器件;掌握超晶格远红外探测器生长和制造全套工艺,掌握锑化物四元激光器的生长和制造全套工艺,完成远红外探测器波长:
8-12微米35—80K时预期D*达1×1010cm·Hz1/2W-1;2-5微米异质结激光器室温连续工作。
3.通过光场诱导铁电及碳基微纳结构中集体激发的物理现象,研究微结构中光诱导集体激发退相干时间的影响;实现若干种光电转换器件原型,如光伏器件、光电探测器及大面积显示器件等。
4.建立处理微结构系统中量子耗散和量子退相干问题的理论,并研究量子噪声、环境等因素对等离激元退相干的影响,弄清表面等离激元对宏观量子现象的影响机制。
探究表面等离激元引致的远程耦合,澄清其机制和物理图像。
5.发表论文5055篇,申请专利810项。
6.初步编写研究工作总报告,计划进行成果论证和结题汇报。
一、研究内容
固态微结构中光与集体激发强耦合是实现量子信息交换的最好的途径之一,具有退相干时间长,信息可并行传输的优势,是光量子调控的关键。
我们将用不同的方法沿不同的途径研究固态微结构中光与集体激发强耦合的实现方案、表征方法及其量子调控原理。
主要研究内容如下:
1.高质量半导体及铁电材料微结构的制备和表征
高质量的III-V族半导体微纳结构、Ba1-xSrxTiO3(BST)和Bi4-xLaxTi3O12(BLT)铁电材料纳米结构,硅量子点和氮掺杂的sp2-碳量子点结构的制备是研究其光电耦合及外场调控的前提。
我们将研究制备高质量半导体和BST、BLT铁电单晶微纳结构的生长工艺和技术,改善晶体质量,优化生长条件,以获得高质量的微结构样品。
A.半导体及铁电材料微纳结构的制备
利用(a)分子束外延技术;(b)脉冲激光沉积法;(c)等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法;(d)化学溶胶-凝胶技术;和(e)电化学方法生长和制备不同的固态微结构如GaMnAs稀磁半导体、铁磁(或半金属)/半导体异质结、BST和BLT铁电纳米结构及其掺杂化合物、金属/半导体单层薄膜及其超晶格、氮掺杂的sp2-碳量子点、及金属复合纳米结构等。
B.半导体及铁电材料微纳结构的表征和评价
利用高分辨X射线衍射、透射和扫描电子显微镜、扫描隧道显微镜、高分辨率透射电镜、X光衍射、原子力显微镜、光致荧光等先进方法对所研究材料的结构与生长质量做微观表征。
利用超导量子干涉仪、变温磁-输运测量系统以及和与分子束外延生长系统对接的原位磁光测试系统等设备进行材料基本磁学、电学性质的研究与表征。
卢瑟福背散射、拉曼散射、红外透射和光致发光光谱等手段分析、优化制备纳米结构的工艺。
2.固态微结构中光诱导集体激发、光电耦合以及调控
采用不同波段的光子,从微波,THz,远红外到紫外波段,研究固态微结构(半导体微结构、铁电材料微结构、新型碳基sp2量子点)中集体激发的线性和非线性响应。
研究光场和集体激发强耦合的实现条件、表征手段、测量技术和调控机制;发展电磁场-固态微结构相互作用的微观量子理论;研究固态微结构中光场的局域模分布及其对光电耦合效应的影响;探索控制光诱导集体激发的实验手段;弄清光诱导集体激发的动力学演化和退相干机制。
A.磁性半导体微结构的光诱导自旋激发及其外场调控
利用飞秒时间分辨磁光克尔旋转超快光学探测以及不同频谱波段激发的光电流谱(CPGE)为主要实验手段,辅助以铁磁共振等技术对分子束外延生长在GaAs衬底上的稀磁半导体、铁磁半导体异质结以及半金属铁磁体多电子体系中光诱导的集体激发、自旋和磁化的超快动力学过程以及其中的物理机理进行研究。
●研究分子束外延生长在GaAs衬底上的以(Ga,Mn)As为代表的稀磁半导体材料中磁各向异性的操控、磁化翻转过程、光泵极化载流子以及磁化的超快动力学过程和其中的物理机理,以对此材料中光注入自旋载流子与磁性离子间(Mn+2)的交换相互作用和光注入自旋载流子和磁离子的动力学相干演化过程有深入的理解。
●研究铁磁半导体异质结自旋相关特性,如分子束外延生长在GaAs衬底上的Fe/GaAs、MnAs/GaAs等铁磁薄膜以及CoFeAl、CoFeMn等半金属材料中的自旋极化和能带结构、磁各向异性以及光生极化载流子与自旋的动力学过程和物理机制。
●研究磁离子(Mn,Co等)掺杂的半导体量子点中激子的信息存储、转移的方案、激子型磁极化子的特性。
利用光致发光技术探测和研究单个量子点中单个Mn离子的交换作用的超精细结构。
其中,重点技术方法是采用反核壳量子点结构控制量子点中电子和空穴波函数在空间上的分布从而调控Mn离子和激子的交换作用的大小,从而实现对一系列自旋相关的物性(例如:
极化度,量子效率,寿命等等)进行调节。
B.非磁性固态微结构的光诱导集体激发及其外场调控
拟利用不同能量和不同时域的激光光谱技术,如近红外时间分辨法拉第/克尔旋转谱、近红外到远红外光电流谱等手段研究III-V族半导体低维量子结构中光生载流子以及自旋的弛豫和输运动力学过程以及丰富的自旋-轨道耦合新奇物理现象和调控手段。
具体研究以下内容:
(a)非磁性半导体微结构中光生载流子的弛豫及其超快调控
●研究III-V族量子阱以及二维电子气中自旋弛豫、退相干动力学过程及其各向异性;利用磁光谱和线偏与圆偏光电流谱对量子阱以及二维电子气中自旋光电流以及自旋-轨道耦合调控等基础物理问题进行研究;探索spin-helix的实验实现。
●研究In(Ga)As量子点中电子-空穴对、激子和带电激子超快激光脉冲产生,自旋弛豫与退相干过程及其各向异性和外场调控的新方法、新原理。
●用中红外与远红外磁光光谱与光电流谱研究InAs/GaSb量子阱和InSb/AlInSb二维电子气中电子能带剪裁与强自旋-轨道耦合调控的物理机制。
(b)半导体量子点和金属表面等离激元的强耦合相互作用以及能量转移的
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- 固态 微结构 光诱导 集体 激发 光电 耦合 效应 及其 原型 器件 研究