一、I_2三光子共振激发紫外荧光谱(340nm)的研究（论文文献综述）
王淼[1]（2021）在《40Ca+离子全光囚禁的实验研究》文中指出实现对原子和离子的长期稳定囚禁,使其与外界环境隔离开来对于精密测量物理的研究和发展具有重要意义。近几十年来,分别通过使用射频场和光场,人们已经实现了对离子和原子的长期稳定囚禁。随着离子阱和激光冷却技术的发展,基于射频场囚禁单个离子的离子光频标也得以迅速发展。然而射频场不可避免的会引入微运动,这对于离子光频标的频率测量会造成很大的误差,因此人们希望寻找一个解决此问题的普适方法。2010年,德国的T.Schaetz小组在不使用射频场仅通过偶极光场和直流电场的条件下,首次实现了对单个24Mg+离子的全光囚禁,这使得结合光场和囚禁离子的优点实现光频标成为了可能,对于离子光频标的发展具有重要意义。而光场虽然会对离子的光谱产生一定的频移,但是通过选择在特定波长（即“魔幻波长”）下的激光,就可以使激光场对于离子光频标的钟跃迁所造成的频移大幅减小,因此光场对离子光频标造成的频移效果可以被避免。本实验小组也致力于研究对单个40Ca+离子的全光囚禁,以促进40Ca+离子光频标的发展。本人博士期间全光囚禁40Ca+的实验研究进展如下:1.搭建了一套用于40Ca+全光囚禁的实验系统,包括:建立并改进了刀片型线形离子阱系统;搭建了真空度达P=3×10-9Pa的高真空系统;设计并优化了射频系统,实现了离子在较低频率Ω=2π×1.319MHz的囚禁;搭建了 40Ca+全光囚禁的激光系统,包括溅射激光、冷却激光、探测激光和偶极囚禁激光等。2.实现了对单个40Ca+离子在射频场中的长期稳定囚禁:采用脉冲激光溅射的方案,实现精确产生与加载单个40Ca+离子;评估了射频场的囚禁能力,包括测量宏运动频率和离子温度等;优化了离子的附加微运动,并抑制了系统杂散电场的漂移。实现了单个冷却40Ca+离子的稳定囚禁时间超过一天。3.测量了40Ca+光频标钟跃迁的红外波段下的远失谐魔幻波长;并使用近失谐的397 nm激光作为偶极激光尝试进行了40Ca+离子全光囚禁的探索性实验:搭建了偶极囚禁光路,测量并优化了偶极光的束腰;测量了偶极光场造成的AC-Stark频移,并以此推测偶极囚禁光场的势场深度;计算了偶极光场的加热率。提出了40Ca+离子全光囚禁实验的优化与改进方案。
唐先胜[2]（2021）在《多量子阱结构中光生载流子输运性质的研究》文中认为传统的经典理论认为,半导体多量子阱结构中存在很强的量子限制效应,可以有效地对载流子进行捕获和限制,因此多量子阱结构被广泛的应用于制备电光转换器件,如发光二极管、激光器等;但是,多量子阱结构对于光激发下直接跃迁产生的载流子的强限制作用,限制了多量子阱结构在光电转换领域的应用。然而最近的实验研究发现,PIN结构（多量子阱结构被置于PN结中,以下统称为PIN结构）中的光生载流子存在强烈的逃逸现象。不论是在共振激发还是非共振激发的情况下,都有开路电压和短路电流的存在,实验上观测到了短路情况下的光致荧光峰具有80%以上的衰减,说明光生载流子可以有效地逃逸出多量子阱结构。对于作为对照的NIN结构（多量子阱结构被置于两个N区之间,以下统称为NIN结构）而言,无论是开路还是短路情况,甚至在施加了外加电压的情况下,都没有发现光致荧光峰明显降低的情况。为了进一步研究光生载流子在PIN结构中的输运和转移情况,本文采用基于泵浦-探测（Pump-Probe）技术的超快时间分辨光谱技术,对载流子的逃逸现象进行直接地观察。在共振激发的情况下进行泵浦,通过对比PIN结构、NIN结构在开路和短路情况下的光生载流子的动力学行为,得出了PIN结构中的光生载流子优先进行逃逸进入外电路,而不是进行复合的结论。而NIN结构中的光生载流子在开路和短路情况下的动力学行为基本一致。接下来,通过改变PIN结构中Ⅰ区（多量子阱区）的厚度,其光生载流子逃逸所需的路程（时间）不同。发现Ⅰ区的厚度越大,光生载流子的寿命越大,但是均小于NIN结构中的光生载流子寿命。这说明了PIN结构中的光生载流子优先进行逃逸,而不是复合。为了深入了解PIN结构和NIN结构本身的差异,以及光生载流子的输运情况的差异,本文对PIN结构和NIN结构的能带结构,内部电场强度以及光生载流子的分布情况进行了分析,得到了以下结论:PIN结构中的能带为单一方向倾斜,且内建场是均匀分布的,NIN结构中的能带为双向倾斜,内建场为非均匀分布,即使在施加的外电场之后,NIN结构的能带图和内建场与PIN结构相比仍存在很大的差别,且NIN结构相对于空穴而言,存在着一个很大的势垒,使得空穴不能逃逸出NIN结构,因此其光致荧光峰不会发生明显的衰减现象。针对这个现象,本文接下来继续对PIP型多量子阱结构（多量子阱结构被置于两个P区中间,以下统称为PIP结构）进行模拟,发现在PIP结构中,存在一个相对于电子而言很大的势垒,使得电子不能逃逸出PIP结构,因此其光致荧光峰也不会发生明显的衰减现象,相关的光致荧光实验也证实了这一结论。在模拟分析的过程中发现,尽管在NIN结构和PIN结构中存在着本质上的区别,但是在施加外电场之后,NIN结构中的某些区域与PIN结构存在着很高的相似度,这表明在施加外电场之后的NIN结构中的某些区域中的载流子也可能会进行逃逸。针对这一问题,本论文继续研究了NIN结构中存在两种类型量子阱的情况。实验表明,在施加不同方向外电场的情况下,NIN结构的光致荧光峰会发生转移现象,这表明NIN结构中的光生载流子在Ⅰ区内部会发生微弱的转移现象。本论文的研究工作有利于更好的认识和了解多量子阱结构中的光生载流子的输运行为,有利于设计新型的光电转换器件。
彭泽安[3]（2021）在《受驱量子系统辐射特性的量子滤波调控》文中研究指明随着如今高分辨率光谱分析技术的不断发展,对光场在频域上的操控已经深入到少光子和多光子水平,并已被广泛地应用到量子信息技术、原子分子瞬态动力学探测、以及非经典光源的设计等诸多领域中。其中,对量子辐射源在强激光场驱动下辐射特性的频谱操控和应用已逐步发展成光谱学领域的一个新兴分支——Mollow光谱学（Mollow spectroscopy）。其核心思想便是对以二能级辐射源的Mollow谱为代表的共振荧光实施频率滤波以获取目标频率荧光光子的统计特性,并利用输出的滤波光子对目标量子系统的内态信息进行精密探测。尤其是近年来,随着纳米材料技术的发展,量子点作为具有宽激发谱和窄发射谱等优势的人造原子已经为Mollow光谱学奠定了坚实的实验基础。相比于二能级系统的Mollow谱,三能级系统的共振荧光因其更丰富的频域多样性能否对光子统计性质的操控提供更多的优越性呢?为此,我们首先研究了对单个∧型三能级原子的共振荧光进行频率滤波所产生的频域-时域光子统计特性及其对时序量子干涉效应的依赖关系。作为这项工作的主要结果,我们发现,分别由不同的电偶极跃迁产生的两个高频（或低频）边带光子的时域统计特性强烈依赖于探测顺序;而对于给定的探测顺序,仅需调控驱动激光场的频率就可使得该双模光场的时域统计性质在聚束和反聚束效应之间转换。我们揭示了其物理机制在于该双模光子同时以不同的缀饰态跃迁振幅参与到一对具有相反辐射时序的级联跃迁通道中,使其以高度的时域非对称性建立时序量子干涉效应。通过比较发现,三能级系统的这一特性在被广泛研究的二能级系统和最新研究的四能级量子点中并不具备,从而为共振荧光的频域-时域量子操控提供了新的可能性。除了利用光子统计特性,人们最近提出了从波粒二象性的角度来表征和判定光场的非经典特性,并提出了“波粒量子关联”的概念和实验探测方案。鉴于这一概念在当前仅适用于双光子过程和高斯态光场,我们通过引入“多重波粒量子关联”的概念从波粒二象性的角度研究了对Mollow共振荧光进行频率操控而产生的多光子非经典性和非高斯性,并提出了多种实验测量方案。我们发现,相比于对光场非经典性的传统判定方法,我们提出的基于多重波粒量子关联的新判据能够判定出Mollow三光子辐射在较广泛的系统参数区域内呈现出的非经典特性。同时,我们还将多重波粒量子关联推广为含时情形,发现Mollow三光子态的时域波粒量子关联与其非高斯性密切相关,并从正向演化和逆向演化两种条件量子动力学角度揭示了这一关系。这些结果将有可能为Mollow多光子物理和过去-未来量子关联提供新的视角。在Mollow光谱学中,鉴于产生于Mollow谱的中心峰带和边带之间正中心频率处的光子因其超聚束效应而在量子精密探测中最具应用前景,我们在双原子辐射系统中通过建立频域-空间联合分辨研究了 Mollow超聚束效应的空间定向性及其在双原子系统精密探测中的应用。在我们设计的双原子辐射系统中,其中一个二能级原子作为主要辐射源被一束强激光场驱动而产生Mollow共振荧光,另一个辅助二能级原子仅靠真空辐射场诱导的电偶极-偶极相互作用和集合自发衰变与前者发生耦合,从而对前者的Mollow光子进行调控。我们发现,通过滤波产生的超聚束效应能够作为双原子间距微弱变化的灵敏量子响应,并且双原子间建立的原子相干性不仅能进一步增强这种超聚束效应,还使其具有明显的空间定向性,从而使得该双原子辐射系统可作为一种最简单的量子天线应用到Mollow光谱学中。我们进一步设计了由三个原子构成的二维量子天线并研究了其集合共振荧光的空间定向频谱非经典特性。在该三原子天线中,两个全同的二能级原子作为主要辐射源被一束强激光场驱动从而辐射双原子集合Mollow共振荧光,同时被另一个辅助二能级原子通过真空辐射场调控。根据三原子的集合辐射模式与其他不同频率Mollow光子的频率组合,我们分别选择了基于强度-强度关联、波粒量子关联、以及双模纠缠的非经典判据,并发现由频率操控而产生的非经典信号均能呈现显着的空间定向性。我们揭示了由多原子之间的集合辐射动力学所建立的原子相干效应是制备光场的空间定向非经典特性的关键因素,其相关结果为研究和应用与空间方向有关的Mollow光谱学提供了可能。最后,我们对所做的工作进行了总结和展望。
许松坡[4]（2020）在《强激光场中原子超快电离与里德堡态激发动力学的实验研究》文中进行了进一步梳理在亚埃空间尺度和阿秒时间尺度下研究原子分子的复杂动力学行为,一直是原子分子光物理的前沿课题,也是人们孜孜不倦的追求。得益于超短超强激光脉冲技术的发展,近年来在研究原子分子与超快强激光相互作用中观察到一系列非线性物理现象,如阈上电离、非顺序双电离、中性里德堡原子与高次谐波产生等,对这些强场原子物理现象的理解和认识为分子超快成像、阿秒科学等新兴学科的发展奠定坚实基础。其中,原子超快电离与里德堡态激发动力学近几年成为人们关注的热点。本论文利用飞行时间质谱仪（TOF）和冷靶反冲离子动量谱仪（COLTRIMS）,结合自主设计完成的激光脉冲能量监测设备和半经典模型等理论方法,系统开展了强飞秒激光场下原子电离与里德堡态激发动力学研究,主要研究内容及成果如下:1、强激光场下原子阈上电离中的长程库仑效应研究。我们在实验上测量了少周期（7fs）与长脉宽（30fs）激光脉冲下Ne+的平行动量分布,发现离子动量分布呈对称的双峰结构且长脉宽相比少周期脉冲动量分布的双峰结构更加显着。这两种脉冲宽度下的动量双峰间隔均随着峰值光强降低而减小。利用半经典方法定性地重复实验结果,分析表明离子实的长程库仑作用在原子阈上电离过程中起到非常重要的作用。进一步分析发现,在少周期激光场结束后,电子受母离子的长程库仑势作用速度继续减小,进而导致离子动量分布的双峰结构不显着。2、强激光场中原子里德堡态激发及其动力学研究。我们在实验上研究了强激光场下Ar原子电离和激发产率随激光光强的演化规律。在400nm波长条件下,实验观测到中性Ar*产率随光强的演化呈显着的双台阶结构,且中性Ar*产率在第一个台阶增强时对应离子Ar+产率同步增大,这一同步增强现象可以理解为多光子共振机制。然而,Ar*产率在第二个台阶增强时,对应的Ar+产率呈现出一个极小值。不仅如此,在800nm波长下,Ar*与Ar+产率随光强变化均呈现出一系列显着的振荡结构,且Ar*与Ar+之间呈反相位振荡。利用强场近似理论模拟强场原子激发与电离过程,分析表明在400nm高光强区域和800nm所有探测光强范围内,相干再捕获机制在里德堡激发过程中起到重要作用。我们的研究结果揭示了原子激发的物理机制从多光子共振激发到电子相干再捕获的过渡,提供了更为完整的强场里德堡激发物理图像。3、强激光场下原子里德堡态激发的波长依赖研究。我们在实验和理论上系统研究了强激光场下原子里德堡态激发过程随激光波长和光强的依赖关系。实验上测量了 800nm、1300nm、1800nm激光场下Ar+和中性Ar*产量随激光光强的演化规律。实验结果发现,在任意光强下Ar+和Ar*产量均随着波长增加而减小。理论上,我们使用包含非绝热效应的经典轨道蒙特卡洛模型,定性地重复了实验结果,证实在中红外波段里德堡原子的产生满足挫败隧穿电离机制。分析表明,波长越长形成里德堡态的电子初始动量分布越窄,对应的末态电子与离子实距离分布范围越大,相应的产生的里德堡态分布的高主量子数比重越大。
季文韬[5]（2020）在《基于金刚石氮—空位色心的动力学拓扑量子模拟》文中研究指明量子模拟是用一个可控的量子体系来对目标量子体系进行模仿,从而研究其运行规律。因为利用经典计算机模拟量子系统是困难的,所以量子模拟是研究量子体系的一个重要的研究方法。很多可控的量子体系,如超冷原子、离子阱、超导电路、液体核磁和固态自旋体系等都可以作为量子模拟器,并在凝聚态物理、高能物理、原子物理、量子化学以及宇宙学等很多领域有很多潜在应用。本文主要讨论利用金刚石氮-空位色心体系来对拓扑物相进行模拟,并通过研究其非平庸的淬火动力学来研究其拓扑性质。首先介绍了金刚石NV色心的基本知识和实验技术,以及动力学拓扑相分类的一般理论。之后进入本文的主体部分,介绍我们在自主搭建的低温光探测磁共振平台上完成的一系列工作,主要包括以下三个方面:1.利用基于金刚石NV色心电子自旋的单比特体系,我们在动量空间中模拟了二维反常量子霍尔效应模型。首先我们在实验上展示了体内的非平庸拓扑与动量空间能带反转面上衍生的动力学自旋极化场的拓扑之间的关系,也就是动力学体面对应关系,以此进行拓扑相分类。接着我们进一步验证这种基于动力学的拓扑相分类方法的普适性:不仅不依赖具体的淬火过程,并且适用于更高的拓扑不变量。最后我们研究了在存在退相干的情况下,动力学分类方法是具有鲁棒性的。2.我们利用利用基于金刚石NV色心电子自旋和核自旋的两比特体系,在动量空间中模拟了一个尚未在凝聚态体系的实验中发现的拓扑相,即三维手性拓扑绝缘体模型。首先我们通过体面对应关系相进行分类,并通过引入一个对称破缺项观察了拓扑相的对称性保护。然后我们探测了拓扑荷,从而更直观地得到了拓扑不变量,并且随着淬火场的减小,我们观察到了动力学拓扑荷的移动,以及衍生的动力学拓扑转变。最后我们研究了这种方法在退相干下的鲁棒性。3.我们关于低温下NV色心的实验技术进行了一些探索,包括利用高阶动力学去耦来探测和控制弱耦合的碳核自旋,以及更高保真度的读出手段,即基于核自旋辅助和基于自旋电荷转化的singleshot读出。这些实验技术为未来利用NV色心实现多比特量子模拟打下了基础。
邱鑫[6]（2020）在《半导体异质结纳米晶的手性光学和超快光学行为研究》文中研究表明与结构简单的半导体纳米晶（Nanocrystals）相比,核心外延生长一个或多个具有较大带隙的壳,形成的核壳结构半导体异质结,可以消除表面的悬空键并有效减少了由表面缺陷引起的非辐射复合。这类纳米晶不仅具有高量子效率和光热稳定性,还具有较长的荧光寿命,使得其在新型太阳能光伏器件、发光二极管、生物成像、光电探测器和纳米激光等应用中具有非常广阔的应用前景。作为一种新兴的光学活性材料,手性分子修饰的半导体异质结引起了人们的广泛关注。手性半导体异质结具有独特的光学特性,包括手性光学和超快非线性光学行为。手性光学行为,如圆二色谱、圆偏振荧光,在圆偏振发光器件、荧光探针和手性识别等领域具有光明的应用前景。此外,与传统的有机分子相比,基于无机半导体异质结的荧光探针,具有荧光寿命长、多光子吸收强的优点。因此,无机半导体异质结在高分辨荧光成像方面具有光明的应用前景。然而,目前对半导体异质结的手性光学和超快非线性光学行为的研究还很少,严重地限制了其在相关领域的应用。基于此,本论文结合多种光谱技术,即吸收谱、荧光谱、荧光寿命、圆二色谱、圆偏振荧光谱、Z扫描技术、多光子荧光谱和飞秒瞬态吸收谱等,深入研究了半导体异质结的手性光学行为以及超快非线性光学行为。具体的内容包括:（1）研究了半胱氨酸修饰的CdSe/CdS点/棒纳米晶及其掺杂在聚乙烯醇（PVA）膜中的手性光学行为和非线性光学行为。研究表明,纳米晶薄膜的圆二色谱和圆偏振荧光的各向异性因子相比于在水溶液中提高了一个数量级。（2）研究了半胱氨酸分子修饰的CdSe/CdS点/棒纳米晶的超快动力学过程和多光子吸收行为。实验结果表明,纳米晶在第I和第II生物窗口具有非常大的双光子和三光子吸收作用截面。此外,CdSe/CdS点/棒纳米晶薄膜具有巨大的双光子和三光子吸收系数,表明这类材料在非线性手性光子学方面具有重要的应用前景。有趣的是,纳米晶的单重态氧产生效率高达35%。此外,研究了点/棒纳米晶的双光子荧光寿命成像和光动力治疗。这些水溶性CdSe/CdS点/棒纳米晶的优良光学性质表明,它们在非线性生物成像应用中有光明的前景。（3）研究了一类II型ZnSe/CdS/ZnS核/壳/壳纳米晶的线性和非线性光学行为。通过测量纳米晶随温度变化的荧光谱,揭示了它们的激子性质。借助飞秒瞬态吸收光谱观察ZnSe和CdS界面处发生的超快过程,例如将光致电子注入CdS壳和将光致空穴注入ZnSe核以及随后的弛豫过程。最后,使用Z扫描技术确定了它们在不同波长下的多光子吸收截面。ZnSe/CdS/ZnS核/壳/壳纳米晶优良的光学行为表明这类II型异质结在光电子器件和荧光成像等方面具有重要的应用。
江平[7]（2020）在《银纳米结构与激子的相互作用及其调控研究》文中指出集成光路具有抗电磁干扰能力强、集成度高、传输速度快、和保密性强等特点,在量子开关、量子逻辑门、量子存储器和全光通讯等领域具有极其广阔的应用前景。但传统光学器件无法突破光学衍射极限,表面等离激元是局域在金属和介质交界面的电磁波,能够突破光学衍射极限,并对局域电磁场有极大的增强作用,是在纳米尺度上增强光与物质相互作用和实现集成光子器件的最佳选择。本文主要研究银纳米结构与激子的相互作用,它们之间的相互作用主要分为弱相互作用和强相互作用。本文主要的研究内容主要包括以下几个方面:1.通过化学合成的方法合成量子点-二氧化硅-银纳米线的复合纳米结构,并搭建了荧光强度和寿命扫描系统,并利用该系统对复合纳米线进行扫描,得到了在不同激发光偏振激发的情况下复合纳米线的双光子激发荧光强度二维分布图和荧光寿命。通过调整激发光偏振平行或垂直于复合纳米线轴线,复合纳米线上的量子点的双光子激发荧光强度图呈现不同的表面等离激元模式分布并且在不同偏振情况下它们的辐射衰减速率不同。这种量子点的双光子荧光强度和衰减速率依赖于入射光偏振的现象是由于量子点双光子激发荧光的衰减过程受到复合纳米线的局域表面等离激元模式和传输表面等离激元的Fabry-Perot腔模式调控。实验结果表明量子点双光子激发荧光强度和寿命依赖于入射光偏振。量子点的双光子激发荧光的衰减过程分为慢过程和快过程,两个过程分别是由量子点与传输的表面等离激元和局域的表面等离激元模式相互作用引起的。在两种不同激发偏振激发的情况下,复合纳米线内的能量都是以光子-等离激元-激子-等离激元-光子的形式相互转换。2.本论文推导了三个耦合谐振子模型描述的耦合系统的散射截面。随后,提出了银纳米三角同时与J聚体分子和WS2强耦合的纳米系统。通过用时域有限差分法（FDTD）数值仿真得到的耦合系统的散射谱,在这个系统的散射谱上有两个劈裂,劈裂将散射谱分为上、中、下三只,劈裂的位置分别位于J聚体分子和WS2的吸收峰的位置附近。通过三个谐振子耦合模型对数值仿真结果进行拟合,得到的结果与数值仿真非常吻合。我们还研究了银三角的厚度、J聚体层的厚度、温度和分子的振子强度等对该系统的散射谱的影响,并对其不同的结果进行了讨论。3.本论文提出了银纳米圆环与J聚体分子和WS2强耦合的复合纳米结构,该系统中J聚体分子是有机的Frenkel激子,WS2是无机的Wannier-Mott激子。通过FDTD数值仿真得到了该系统的消光谱,在此基础上得到了该系统的强耦合反交叉曲线,并用三个耦合谐振子模型对该系统的消光谱和反交叉曲线进行拟合。拟合的消光谱与数值仿真结果一致。拟合反交叉曲线得到了该强耦合系统中不同激子、表面等离激元模式的占比,并分析了该系统中有机激子、无机激子和局域表面等离激元的强耦合行为。最后,研究了温度和分子的振子强度对该系统强耦合的影响。
胡北辰[8]（2020）在《ZnO荧光光谱中的多声子结构研究》文中进行了进一步梳理ZnO是一种光电性能优异的Ⅱ-Ⅵ族直接带隙宽禁带半导体。作为一种自然界常见的氧化物,ZnO的材料成本相对较低,并且已经实现了较大尺寸的单晶生长,因此,人们对其在蓝光和紫外光电器件方面的应用寄予厚望。但是,经过二十余年的探索,尚未找到实现高质量p型掺杂ZnO的有效方法,这严重阻碍了 ZnO在光电领域的实际应用。此外,ZnO的基础研究中仍存在一些悬而未决的物理问题,如可见荧光中的绿光（GL）带、黄橘光（YL/OL）带和红光（RL）带的起源以及荧光发射过程中形成的一些多级纵光学（LO）声子结构的物理机制等。目前,人们对这些问题的认识尚不明确,甚至存在一些互相矛盾的观点。因此,深入研究这些基本科学问题,不仅可以在基础物理层面上加深对ZnO发光过程的认识,而且在实际应用层面上可以为发展ZnO基光电器件提供必要的科学依据。本论文以调控ZnO表面状态为出发点,利用O2、H2气氛退火和沉积SiO2薄膜进行表面钝化等处理手段,制备了一系列具有不同表面状态的单晶与多晶ZnO样品,进而通过光致荧光（PL）谱及光致荧光激发（PLE）谱等方法系统研究了 ZnO在近带边（NBE）区和可见荧光区的荧光发射行为,重点探讨了 ZnO光谱中的LO多声子结构的物理机制。论文的主要研究内容及结果如下:（1）长久以来,人们主要依据单晶样品的荧光光谱标识ZnO中一些与激子相关的荧光过程,如低温下的施主束缚激子（DX）、自由激子（FX）和中性施主束缚激子（D0X）的双电子卫星峰（TES）等。但我们研究发现,ZnO荧光光谱中一些荧光发射过程与晶体形态相关。为此,本文系统比较了高质量的ZnO单晶与多晶样品的低温荧光光谱,证明一些激子相关的荧光发射行为与光在样品中的传播特性之间存在密切联系。现有文献一般把位于～3.324 eV的荧光峰（P2）标识为TES,而把位于～3.310 eV的荧光峰（P1）标识为一阶LO声子辅助的FX复合。然而,对比多种ZnO样品的荧光光谱可以发现,P2峰及其声子伴线仅出现在单晶样品中,而P1峰及声子伴线在多晶样品中更加明显。在仔细分析文献光谱数据的基础上,结合本研究发现的单晶和多晶荧光光谱之间的差异,我们确认,TES仅占P2峰中较小比例,其主要来源与P1峰类似,二者均来自LO声子辅助的激子极化激元荧光。通过对P1和P2峰及其各级声子伴线光子能量的线性拟合,确定了P1和P2峰的零声子线（ZPL）分别位于～3.383和～3.393 eV,进一步明确了二者分别源于1LO声子辅助的A和B激子极化激元的混模（PA,B）及B激子极化激元上支（UPBB）的复合。在此基础上,提出了基于激子极化激元散射的荧光发射机制,即多晶样品中的大量晶界增强了不同激子极化激元分支的带间散射,从而促使处于能量较高的UPBB散射到PA.B,是多晶样品中无法观察到P2峰的主要原因。（2）在激发光子能量（hvex）接近ZnO带间跃迁能量的情况下,荧光光谱中除与激子相关的荧光发射外,还可以观察到以LO声子能量为周期的多级声子振荡现象,一般称作多声子共振Raman散射（RRS）。目前存在多种模型解释这种多声子RRS现象,大致可分为两类,一类观点把多声子RRS归因于光的多级LO声子散射,另一类观点则认为多声子RRS与热激子级联发射LO声子有关。本论文利用激发-发射矩阵（EEM）的方法,系统研究了多种ZnO样品中多声子RRS现象,探讨了多声子RRS的强度与样品温度和表面非辐射复合之间的关系。不同温度的EEM图显示,激子荧光相关的LO多声子结构出现在激子荧光峰以下的区域,与hvex无关;而在整个激子荧光区内均可观察到多声子RRS现象,且与hvex密切相关。这种多声子RRS现象具有特殊的光谱特征:与普通的Raman散射不同,其各级声子伴线的强度随着温度的降低而指数增加;另一方面,多声子RRS也不同于一般的激子荧光发射,其强度基本不受表面状态影响。因此,本论文结合第一性原理计算的ZnO声子谱,提出了基于激子极化激元多声子级联散射的RRS机制,明确了 LO声子的窄能量分布特征是出现多声子结构的重要原因之一。此外,在D0X的PLE谱中还观察到一种非等间距的声子级联振荡现象,并根据一些特定的声子能量组合,明确了二阶Raman散射引发的D0X共振激发机制,进而提出了激子极化激元或自由激子被缺陷俘获形成束缚激子的过程是通过合适的声子散射而实现能量守恒和动量守恒的。（3）ZnO的可见荧光的起源一直没有明确的结论。尤其在GL带中,存在有LO声子结构和无LO声子结构两种不同的形式,与样品的退火过程密切相关,但其荧光发射机制尚不明确。为此,本论文通过表面抛磨、气氛退火及表面钝化等方式调控ZnO单晶和多晶样品的缺陷和激子密度,系统分析了 ZnO可见荧光的特征与样品之间的关系。研究结果显示,GL带具有明确的激子共振激发特征,LO声子结构出现与否由ZnO样品最后经历的退火气氛决定。当最后经历的是O2退火气氛时,GL带中伴有LO声子结构的出现;当最后经历的是H2退火气氛时,则GL带中的LO声子结构消失。X射线光电子谱分析显示,无论是经历H2气氛还是O2气氛退火,ZnO样品表面均表现为缺氧状态。在此基础上,本论文进一步利用带尾激子荧光模型成功地拟合了无LO声子结构的GL随温度的变化,并结合深缺陷束缚的简并激子荧光模型分解了有LO声子结构的GL光谱,探讨了拟合参数的物理意义。此外,分析ZnO的可见荧光光谱发现,当激发光子能量低于D0X时,OL有明显的荧光增强现象,而且表面钝化可以显着增强单晶样品OL带的发光强度,进而提出了晶体内部缺陷的荧光发射机制,可能与激子极化激元下支（LPB）有关。
段兆晨[9]（2020）在《高性能单光子源及其量子光学性质》文中研究指明本论文基于微柱腔结构的自组装半导体量子点,研究并讨论了高性能单光子源和接近Fourier变换极限的单光子。此外,我们还研究并讨论了太阳光与量子点共振荧光之间的量子干涉等课题。基于微柱腔结构的量子点,我们实现了国际综合性能最优的单光子源。理想的单光子源必须是按需发射的并且同时满足高提取效率、高单光子性和高光子全同性三大核心指标,而此前这三个指标并没有在单个器件上同时满足。我们通过分子束外延生长和光学刻蚀工艺相结合,获得了高品质、可调谐、与量子点频率共振的光学微腔。通过脉冲共振荧光和Purcell增强技术,实验上获得了Purcell因子达到6.2（1）、提取效率达到～66%、单光子性达到99.1（1）%、光子全同性达到98.5（4）%的“三项全能”单光子源。紧接着,我们又进一步证明了这样的单光子源能够产生接近Fourier变换极限的单光子,单光子之间的高光子全同性可以维持14.73μs以上,可支持>1 000个光子的光学量子信息研究。该单光子源的亮度与国际上最好的基于参量下转换的单光子源相比提高了～10倍,并且所需要的泵浦激光功率更低,仅为纳瓦级别。我们演示了太阳光与量子点共振荧光之间的Hong-Ou-Mandel干涉、后选择纠缠产生和量子拍频现象。众所周知,太阳光和量子点共振荧光来自于异类光源,它们在偏振、空间模式、频谱特性、时域特性,以及光子数统计等方面均不相同,此前有关异类光源之间量子干涉的研究多集中在实验室尺度下的人造光源。这里我们展示了与天文学尺度下的天然光源之间的量子干涉实验。通过使来自异类光源的光子在所有自由度上均不可区分,我们观察到了太阳光与量子点共振应该之间的双光子Hong-Ou-Mandel干涉现象,其原始干涉对比度达到了80（7）%。然后通过将两光子初始化到相互正交的偏振态上,就可以产生后选择的双光子纠缠。其纠缠保真度达到了 83（2）%,同时以3.13倍标准差违背了 Bell不等式。最后利用时间可分辨的测量,我们实现了失谐达到4GHz的量子拍频现象。其干涉对比度在失谐达到～4倍线宽时仍超越经典极限,且随着失谐量逐渐增加,干涉对比度逐渐下降。三个方面的干涉现象均违背了经典极限,表明了太阳光与量子点共振荧光双光子干涉实验的量子特性。基于上述的高性能单光子源,我们利用线性光学演示了诸多量子信息处理的实验。直到今天,这些实验中的大多数都利用来自参量下转换的光子。这类光源存在的一个本质问题就是多光子发射,使得实验时必须通过降低探测器效率来解决,从而限制了这类光源在量子信息处理领域的应用。在本实验中,我们通过主动解复用由量子点产生的单光子,制备了图态中的两个重要实例——四光子Greenberger-Home-Zeilinger 态和簇态。其保真度分别为 78.9（20）%和 75.8（7）%。除此之外,我们还演示了 Shor算法分解15的原理性验证。从中用到的编译技术降低了该算法对系统资源的需求,从而能够很好地匹配已制备的四光子簇态。而提取最终计算结果的方法,也使得我们的量子电路对环境噪声更加鲁棒。这些新颖工作的成功实施,揭示了我们实验平台的量子特性,也为基于确定性单光子源的量子信息处理开辟了新的道路。
周楠[10]（2019）在《激子扩散和表面复合对GaN和ZnO光致荧光的影响》文中研究说明作为宽禁带直接带隙半导体,GaN和ZnO在蓝光发光二极管、紫外半导体激光器、半导体照明等光电子器件领域有着广泛的研究与应用。尽管GaN及其相关的Ⅲ族-氮化物光电器件已经实现了产业化,但仍存在一些尚未完全解决的基础科学问题,如紫外光（UVL）带、蓝光（BL）带和黄光（YL）带的起源问题长期悬而未决。ZnO具有和GaN类似的光电子领域应用,但其激子束缚能更大（～60 meV）,且可以通过相对简单的生长技术获得高质量的体单晶材料,可以使ZnO基光电器件的制造成本更低。然而,稳定的p型掺杂问题一直是制约ZnO光电器件产业化的瓶颈,可能与对ZnO中的一些缺陷的认识不足有关,如ZnO的绿光（GL）带、YL带和红光（RL）带的起源。传统观点认为,半导体荧光主要与体内的激子复合和缺陷有关,很少关注表面状态对半导体荧光发射的影响。例如,在激子荧光的动力学演化研究中,人们往往忽略激子表面复合的影响,从而导致一些拟合的参数缺乏明确的物理意义。本论文通过表面钝化方法阻止激子表面复合和相关的荧光过程的发生,进而利用荧光光谱、激发光谱和时间分辨光谱系统研究了激子扩散和表面复合对GaN和ZnO荧光光谱的影响。本论文的研究内容和主要结果如下:（1）激子扩散和表面复合对GaN与ZnO激子荧光的影响:利用等离子体增强化学气相沉积的SiOxNy和磁控溅射沉积的SiOx薄膜对H3P04腐蚀前后的GaN和水热法生长的ZnO进行了表面钝化处理,研究了表面钝化后激子荧光随温度的变化,并建立了基于激子扩散和表面复合的激子荧光理论,系统分析了 ZnO激子荧光的动力学演化行为。研究结果表明,表面钝化可以使刻蚀前后GaN的室温紫外和可见荧光强度均增加10倍以上,而且导致低温下束缚激子（D0X）和自由激子（FXA）荧光发生强度反转,进而证明了激子表面复合严重影响着未钝化GaN样品的激子荧光过程。类似地,表面钝化后ZnO单晶的室温紫外荧光强度增强2-3个数量级,而可见荧光也增加十倍左右。此外,表面钝化后低温下ZnO的自由激子荧光相对强度明显降低。在考虑激子表面复合的边界条件下,通过求解稳态激发的激子扩散-复合的连续性方程,给出了块体材料激子荧光的积分强度的解析表达式,讨论了表面速率等于0和接近无穷大的极限条件下激子荧光随温度变化的动力学演化行为,并用于拟合表面钝化后ZnO样品的激子荧光随温度的变化,估算了室温下不同ZnO样品中的激子扩散系数和扩散长度,讨论了表面抛光、晶面取向和退火处理等因素对激子扩散的影响。（2）激子扩散和表面复合对GaN可见荧光的影响:利用SiOxNy和Si02薄膜对使用金属有机化学气相沉积法生长的非故意掺杂GaN薄膜及真空退火处理后的GaN薄膜样品进行了表面钝化,研究了表面钝化后GaN的可见荧光随温度的变化,并通过不同温度下的荧光激发光谱,分析了 UVL、BL和YL的激发特征和荧光光谱随激发光子能量的变化。研究结果表明,激子扩散和表面复合对非掺杂GaN的可见荧光光谱特征影响不大,但影响着荧光演化的动力学行为。室温下,GaN的荧光光谱以YL为主,表面钝化后YL荧光强度随温度的降低缓慢下降,与未钝化样品有所不同。随着温度的降低,表面钝化后GaN的BL在120-160 K和70 K以下出现了两个荧光饱和区,分别对应着BL1和BL2荧光带。在140 K以下,可以观察到UVL荧光带,分为UVL1和UVL2两部分。荧光激发光谱和特定能量光子激发的荧光光谱表明,BL2和YL分别在A、B激子的纵模和横模处出现共振激发,表明二者与GaN的激子极化激元有关,而UVL1主要与D0X有关,UVL2则可能源自一种电离施主束缚激子（D+X）激发跃迁。此外,探究了低温下BL2、YL和激子荧光在325 nm激光辐照下随时间变化的演化规律,利用所建立的速率方程拟合得到了 BL2、YL和激子荧光的粒子数衰变速率。（3）激子扩散和表面复合对ZnO可见荧光的影响:利用SiOxNy和SiO2薄膜对不同取向的ZnO单晶样品进行了表面钝化,研究了表面钝化后ZnO单晶的可见荧光随温度的变化,并通过荧光激发-发射的关联分析及时间分辨光谱,分析了 YL和GL的激发特征和可能的起源。研究结果表明,激子扩散和表面复合显着影响着ZnO单晶的可见荧光特征。当样品表面钝化后,所有的ZnO样品表现出一致的可见荧光光谱。室温下,ZnO的荧光光谱以中心波长～510 nm的GL为主,其荧光强度、峰型及荧光寿命不随温度降低发生明显改变。随着温度的降低,YL逐渐增强,中心波长向低能移动,但不存在未钝化样品的低温荧光饱和现象;在12 K时,YL是ZnO可见荧光的主要成分,表面钝化后中心波长红移至620 nm附近。低温下的可见荧光的激发-发射关联分析发现,GL主要与D0X能级以上的激发过程有关,并与D0X存在明显的共振激发现象;YL则与激子极化激元存在共振激发现象,并在D0能级之下达到激发最大,激发限截止在3.1 eV附近。在荧光光谱分析的基础上,进一步提出了 GL的束缚激子机制和YL的激子极化激元机制。此外,在激子共振激发下,观察到了一个新的RL精细结构（RL2）,并实验证明这一新结构不同于Fe3+的RL光谱（RL1）,而与ZnO的DX密切相关,且不能被能量低于DX的光子所激发。根据束缚在施主受主对（DAP）上的电子-空穴复合的荧光能量公式拟合发现,RL2可能源于VO-VZn对俘获的激子或电子-空穴对复合产生的荧光发射。
二、I_2三光子共振激发紫外荧光谱(340nm)的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、I_2三光子共振激发紫外荧光谱(340nm)的研究（论文提纲范文）
（1）40Ca+离子全光囚禁的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 离子光频标的定义和发展 |
| 1.2 全光囚禁离子的发展 |
| 1.3 “魔幻波长”及其在光频标中的应用 |
| 第2章 全光囚禁实验的基本原理 |
| 2.1 Paul阱 |
| 2.1.1 RF场囚禁离子的基本原理 |
| 2.1.2 囚禁离子的冷却 |
| 2.2 光偶极阱 |
| 2.2.1 原子与光场的相互作用 |
| 2.2.2 原子极化率 |
| 2.2.3 多能级体系与AC-Stark频移 |
| 2.2.4 红失谐光偶极阱的构造 |
| 2.2.5 碱土金属离子的近似 |
| 2.3 魔幻波长 |
| 2.3.1 魔幻波长测量的理论依据 |
| 2.3.2 ~(40)Ca~+离子光频标钟跃迁的魔幻波长 |
| 第3章 全光囚禁实验的装置 |
| 3.1 离子囚禁系统 |
| 3.1.1 离子阱 |
| 3.1.2 真空系统 |
| 3.1.3 射频系统 |
| 3.1.4 磁场线圈系统 |
| 3.2 激光器系统 |
| 3.2.1 离子产生与加载相关的激光系统 |
| 3.2.2 冷却离子相关的激光系统 |
| 3.2.3 全光囚禁相关的激光系统 |
| 3.2.4 PMT探测相关的激光系统 |
| 3.3 成像和控制系统 |
| 3.3.1 成像CCD和PMT系统 |
| 3.3.2 控制系统 |
| 第4章 全光囚禁实验的初步探索 |
| 4.1 射频场中囚禁单离子 |
| 4.1.1 单离子的获取与优化 |
| 4.1.2 宏运动频率的测量 |
| 4.1.3 囚禁离子的温度 |
| 4.1.4 附加微运动的补偿 |
| 4.1.5 杂散电场漂移的抑制 |
| 4.1.6 磁场控制 |
| 4.2 ~(40)Ca~+红外魔幻波长的测量 |
| 4.2.1 红外魔幻波长测量的实验装置 |
| 4.2.2 实验方案与实验结果 |
| 4.3 全光囚禁实验 |
| 4.3.1 实验步骤 |
| 4.3.2 测量AC-Stark频移 |
| 4.3.3 优化偶极光束腰 |
| 4.3.4 偶极势深与加热率 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结与分析 |
| 5.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 作者简历 |
| 已发表(或正式接受)的学术论文 |
（2）多量子阱结构中光生载流子输运性质的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 半导体量子阱 |
| 1.2.1 量子阱的发展 |
| 1.2.2 量子阱器件的发展和应用 |
| 1.3 PIN和NIN结构中光生载流子的行为 |
| 1.4 带间跃迁量子阱探测器(IQWIP) |
| 1.5 本论文的内容及结构 |
| 第2章 样品外延及加工测试方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 分子束外延 |
| 2.2.1 分子束外延的原理及特点 |
| 2.2.2 分子束外延设备介绍 |
| 2.3 样品的加工测试方法 |
| 2.3.1 高分辨X射线衍射 |
| 2.3.2 光致荧光测试系统 |
| 2.3.3 样品加工工艺 |
| 2.3.4 泵浦-探测技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 PIN和NIN结构中光生载流子动力学 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 量子阱结构中光生载流子的弛豫 |
| 3.3 量子阱结构中载流子的逃逸 |
| 3.4 PIN和NIN结构的光致荧光光谱 |
| 3.4.1 PIN和NIN结构材料的制备 |
| 3.4.2 PIN和NIN结构器件的制备 |
| 3.4.3 PIN和NIN结构在开路、短路情况下的光致荧光谱 |
| 3.4.4 不同Ⅰ区厚度的PIN结构在开路、短路情况下的光致荧光谱 |
| 3.5 PIN和NIN结构中光生载流子的超快光谱测量 |
| 3.5.1 PIN和NIN结构的差分反射光谱 |
| 3.5.2 不同Ⅰ区厚度的PIN结构的差分反射光谱 |
| 3.6 利用福克-普朗克方程预言逃逸率 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 对PIN和 NIN结构中光生载流子的分析比较 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 能带理论 |
| 4.2.1 能带理论的基本假定 |
| 4.2.2 紧束缚近似 |
| 4.2.3 赝势方法 |
| 4.2.4 (?)?(?)微扰方法 |
| 4.3 只存在一个量子阱的PIN和NIN结构 |
| 4.4 具有多个量子阱的PIN和NIN结构 |
| 4.5 有/无偏压NIN结构和PIN结构在光照下的载流子分布 |
| 4.6 PIP结构中的光生载流子行为 |
| 4.7 PIN结构与施加偏压后的NIN结构的相似性比较 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 量子阱中光生载流子的量子限制机制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品的制备 |
| 5.3 具有双色量子阱的 PIN和 NIN结构的PL谱 |
| 5.4 施加不同偏压的NIN结构的PL谱 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）受驱量子系统辐射特性的量子滤波调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景概述 |
| 1.2 光子关联的频谱滤波 |
| 1.2.1 滤波光子关联的研究进展 |
| 1.2.2 滤波光子关联的理论描述 |
| 1.3 光场的非经典性 |
| 1.3.1 多光子物理的研究进展 |
| 1.3.2 光场的波粒关联与非经典性 |
| 1.3.3 光场非经典性的一般形式 |
| 1.4 过去量子态 |
| 1.4.1 过去量子态的相关理论 |
| 1.4.2 过去量子态的研究进展 |
| 1.5 多原子阵列与量子天线 |
| 1.5.1 量子天线的空间定向辐射 |
| 1.5.2 超辐射与亚辐射 |
| 1.6 本文的主要工作 |
| 第二章 基于时序操控滤波共振荧光的光子统计特性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 系统的描述 |
| 2.3 频率-时间分辨的双光子关联特性 |
| 2.3.1 条件量子态与时序 |
| 2.3.2 过去量子态与联合探测 |
| 2.4 基于时序操控光子统计 |
| 2.4.1 双光子共振的级联辐射 |
| 2.4.2 双光子非共振的级联辐射 |
| 2.4.3 缀饰三能级原子与四能级量子点的比较 |
| 2.5 窄带滤波 |
| 2.6 本章小结 |
| 2.7 附录 |
| 第三章 滤波强关联三光子辐射的多重波粒量子关联 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Mollow共振荧光的强关联三光子辐射 |
| 3.2.1 哈密顿量和主方程 |
| 3.2.2 利用滤波产生强关联三光子辐射 |
| 3.3 强关联三光子辐射的非经典性 |
| 3.3.1 多重波粒关联与双光子强度关联 |
| 3.3.2 多重波粒关联与三光子强度关联 |
| 3.4 多重波粒量子关联的时域特性 |
| 3.4.1 强度-双重振幅双时关联 |
| 3.4.2 强度-振幅-振幅三时关联 |
| 3.4.3 与三光子强度关联函数的比较与讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 3.6 附录 |
| 3.6.1 稳态概率幅的解析表达式 |
| 3.6.2 条件量子态和过去量子态 |
| 第四章 双原子量子天线滤波共振荧光的定向超聚束效应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 双原子量子滤波系统 |
| 4.3 超聚束共振荧光的条件探测 |
| 4.4 超聚束共振荧光的应用 |
| 4.4.1 单原子极限 |
| 4.4.2 利用双原子相干效应增强超聚束效应 |
| 4.4.3 原子间距的精密探测 |
| 4.5 空间双点超聚束效应 |
| 4.6 本章小结 |
| 4.7 附录 |
| 第五章 三原子二维量子天线滤波共振荧光的定向非经典性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 三原子量子滤波系统 |
| 5.2.1 量子滤波系统的描述 |
| 5.2.2 主方程 |
| 5.3 原子相干效应与滤波量子态 |
| 5.3.1 对角原子态表象 |
| 5.3.2 对角原子态表象中的滤波量子态 |
| 5.3.3 缀饰原子态表象中的滤波量子态 |
| 5.4 频率分辨强度-强度定向非经典关联 |
| 5.5 频率分辨强度-振幅定向非经典关联 |
| 5.6 空间定向双模纠缠 |
| 5.7 本章小结 |
| 5.8 附录 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间完成的工作 |
| 致谢 |
（4）强激光场中原子超快电离与里德堡态激发动力学的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 强激光场与原子相互作用的物理现象 |
| 1.1.1 阈上电离 |
| 1.1.2 非顺序双电离 |
| 1.1.3 高次谐波产生 |
| 1.1.4 中性里德堡原子产生 |
| 1.2 强激光场中原子电离和激发物理机制 |
| 1.2.1 强场原子电离机制 |
| 1.2.2 强场原子激发机制 |
| 1.3 强场隧穿电离研究进展 |
| 1.4 强场里德堡态激发研究进展 |
| 1.4.1 原子的强场里德堡态激发 |
| 1.4.2 分子的强场里德堡态激发 |
| 1.4.3 激发态谐波产生研究进展 |
| 1.5 本文工作 |
| 第2章 实验装置 |
| 2.1 飞行时间谱仪 |
| 2.1.1 真空系统 |
| 2.1.2 探测系统 |
| 2.2 冷靶反冲离子动量谱仪 |
| 2.3 飞秒激光器系统 |
| 2.3.1 泵浦光 |
| 2.3.2 钛宝石振荡器 |
| 2.3.3 啁啾脉冲放大系统 |
| 2.4 激光脉冲能量监测系统 |
| 2.5 质量可选择的新型离子透镜技术 |
| 第3章 强激光场下原子阈上电离中的长程库仑效应研究 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 实验方案 |
| 3.3 理论方法 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 强激光场中原子里德堡态激发及其动力学研究 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 提取焦点处的光斑分布 |
| 4.3 超声原子束的空间和速度分布 |
| 4.4 实验方案 |
| 4.5 理论方法 |
| 4.5.1 基于强场近似理论的量子模型方法 |
| 4.5.2 理论模型中的空间聚焦平均效应 |
| 4.6 结果及讨论 |
| 4.7 小结 |
| 第5章 强激光场下原子里德堡态激发的波长依赖研究 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 实验方案 |
| 5.3 理论方法 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）基于金刚石氮—空位色心的动力学拓扑量子模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 本文结构 |
| 第2章 金刚石NV色心体系 |
| 2.1 金刚石NV色心体系的性质 |
| 2.1.1 对称性匹配的波函数基矢 |
| 2.1.2 电子间库伦相互作用 |
| 2.1.3 自旋轨道相互作用 |
| 2.1.4 自旋自旋相互作用 |
| 2.1.5 电场、应力和应变 |
| 2.1.6 磁场和超精细耦合 |
| 2.1.7 光激发下的动力学过程 |
| 2.2 低温光探测磁共振实验平台 |
| 2.2.1 低温部分 |
| 2.2.2 光学部分 |
| 2.2.3 电子学部分 |
| 2.2.4 软件部分 |
| 2.3 金刚石NV色心实验技术 |
| 2.3.1 激发态能级的电场调控 |
| 2.3.2 电荷态的读出和调控 |
| 2.3.3 电子自旋态的Singleshot读出 |
| 第3章 动力学拓扑相分类 |
| 3.1 能带拓扑的表征 |
| 3.2 淬火动力学 |
| 3.3 动力学拓扑表征 |
| 第4章 二维陈绝缘体中的动力学体面对应关系 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 用NV体系模拟二维陈绝缘体模型 |
| 4.2.1 二维量子反常霍尔模型 |
| 4.2.2 NV体系和两能带模型的对应 |
| 4.3 动力学体面对应关系的实验观测 |
| 4.3.1 探测能带反转面 |
| 4.3.2 沿σ_z方向淬火观测QAH模型中的动力学体面对应关系 |
| 4.3.3 沿σ_x方向淬火观测QAH模型中的动力学体面对应关系 |
| 4.3.4 高陈数下的动力学体面对应关系 |
| 4.4 退相干对实验结果的影响 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 三维手性拓扑绝缘体的量子模拟 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.1.1 三维手性拓扑绝缘体 |
| 5.2 用NV体系模拟三维手性拓扑绝缘体模型 |
| 5.2.1 淬火后动力学 |
| 5.2.2 深淬火和浅淬火 |
| 5.2.3 自旋极化的读出及其时间平均 |
| 5.3 动力学体面对应关系的实验观测 |
| 5.3.1 能带反转面的动力学探测 |
| 5.3.2 衍生动力学自旋极化场的探测 |
| 5.3.3 通过动力学体面对应关系表征拓扑相 |
| 5.3.4 三维手性拓扑相的对称保护 |
| 5.4 拓扑荷的实验观测 |
| 5.4.1 拓扑荷的动力学探测 |
| 5.4.2 衍生动力学拓扑转变 |
| 5.5 退相干对结果的影响 |
| 5.6 小结 |
| 第6章 朝向多比特量子模拟 |
| 6.1 弱耦合核自旋探测 |
| 6.2 核自旋辅助的Singleshot读出 |
| 6.3 基于自旋电荷转化的Singleshot读出 |
| 6.4 小结和展望 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（6）半导体异质结纳米晶的手性光学和超快光学行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 发光半导体研究背景 |
| 1.1.1 半导体纳米晶 |
| 1.1.2 核壳型半导体纳米晶 |
| 1.2 非线性光学 |
| 1.2.1 非线性光学概述 |
| 1.2.2 非线性光学的研究内容 |
| 1.2.3 非线性光学的应用 |
| 1.3 半导体光学 |
| 1.3.1 半导体激子动力学过程的概述 |
| 1.3.2 核壳型半导体的动力学过程 |
| 1.4 手性光学 |
| 1.4.1 手性光学概述 |
| 1.4.2 手性光学材料 |
| 1.4.3 手性半导体纳米晶的优点与现状 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 第二章 实验技术以及理论方法 |
| 2.1 稳态光谱表征手段 |
| 2.1.1 紫外-可见吸收谱和圆二色谱 |
| 2.1.2 荧光谱和圆偏振光谱 |
| 2.2 时间分辨光谱表征手段 |
| 2.2.1 瞬态吸收光谱(Transient Absorption Spectrum,TAS) |
| 2.2.2 荧光寿命(Fluorescence lifetime) |
| 2.3 多光子吸收的表征手段 |
| 2.3.1 Z扫描技术 |
| 2.3.2 多光子诱导荧光 |
| 第三章 CdSe/CdS异质结纳米晶的手性光学行为研究 |
| 3.1 手性核壳型异质结纳米晶的合成与表征 |
| 3.1.1 手性CdSe/CdS异质结纳米晶的合成 |
| 3.1.2 手性CdSe/CdS异质结纳米晶的线性光学表征 |
| 3.1.3 手性CdSe/CdS异质结纳米晶的DFT计算 |
| 3.2 CdSe/CdS异质结纳米晶薄膜的手性光学行为 |
| 3.3 结论 |
| 第四章 手性CdSe/CdS点/棒异质结的超快光学及其应用 |
| 4.1 手性异质结纳米晶的光谱学表征 |
| 4.1.1 CdSe/CdS点/棒异质结纳米晶的稳态光谱特性 |
| 4.1.2 CdSe/CdS点/棒异质结纳米晶的瞬态吸收光谱 |
| 4.1.3 CdSe/CdS点/棒异质结纳米晶的多光子吸收特性 |
| 4.1.4 手性CdSe/CdS异质结纳米晶薄膜的非线性光学表征 |
| 4.2 手性异质结纳米晶在生物医学上的应用 |
| 4.2.1 手性CdSe/CdS点/棒异质结纳米晶的细胞毒性 |
| 4.2.2 手性CdSe/CdS点/棒异质结纳米晶的双光子荧光寿命成像 |
| 4.2.3 手性CdSe/CdS点/棒异质结纳米晶的单线态氧产生 |
| 4.2.4 手性CdSe/CdS点/棒异质结纳米晶的双光子激发光动力治疗 |
| 4.3 结论 |
| 第五章 ZnSe/CdS/ZnS核/壳/壳II型纳米晶的超快光学行为 |
| 5.1 ZnSe/CdS/ZnS核/壳/壳II型纳米晶的合成与表征 |
| 5.1.1 ZnSe/CdS/ZnS核/壳/壳II型纳米晶的合成 |
| 5.1.2 ZnSe/CdS/ZnS核/壳/壳II型纳米晶的线性光学表征 |
| 5.1.3 ZnSe/CdS/ZnS核/壳/壳II型纳米晶的非线性光学表征 |
| 5.2 结论 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 指导教师对研究生学位论文的学术评语 |
| 答辩委员会决议书 |
| 致谢 |
| 硕士研究生阶段发表的学术论文 |
| 硕士研究生阶段获奖情况 |
（7）银纳米结构与激子的相互作用及其调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 表面等离激元的基本原理 |
| 1.2.1 表面等离激元的发展历史 |
| 1.2.2 金属-介质单界面上的表面等离激元 |
| 1.2.3 表面等离激元的主要应用 |
| 1.3 激子与表面等离激元的相互作用 |
| 1.3.1 半导体量子点与表面等离激元的相互作用 |
| 1.3.2 有机荧光染料分子与表面等离激元的相互作用 |
| 1.3.3 过渡金属二硫化物与表面等离激元的相互作用 |
| 1.4 本论文的主要内容 |
| 第二章 金属纳米颗粒与激子耦合的基础理论 |
| 2.1 亚波长金属颗粒的标准模型 |
| 2.2 耦合谐振子模型 |
| 2.2.1 两个耦合谐振子模型 |
| 2.2.2 金属纳米颗粒与激子耦合的两个耦合振子模型 |
| 2.2.3 金属纳米颗粒与多种激子耦合的耦合多谐振子模型 |
| 2.3 金属纳米结构与激子的强耦合 |
| 2.4 本论文中所用数值计算方法:时域有限差分法(FDTD) |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 银纳米线的基于量子点的双光子激发荧光的偏振相关的等离激元模式成像 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 荧光强度和寿命扫描显微系统实验系统的构成 |
| 3.3 基于量子点的双光子激发荧光的偏振相关的等离激元模式成像 |
| 3.3.1 实验样品描述 |
| 3.3.2 量子点的双光子荧光光谱和荧光寿命的测量 |
| 3.3.3 不同激发偏振下量子点的双光子激发荧光强度分布与其对应的复合纳米线中的波导模式 |
| 3.3.4 量子点-二氧化硅-银纳米线复合纳米线中的能量和转移 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 单个银纳米结构与J聚体和WS_2的多模强耦合 |
| 4.1 单个银纳米三角与J聚体和WS_2的多模强耦合 |
| 4.1.1 多模强耦合中的耦合谐振子模型 |
| 4.1.2 结构描述和仿真参数 |
| 4.1.3 结果及讨论 |
| 4.2 银纳米圆环与Frenkel激子和Wannier-Mott激子之间的强耦合 |
| 4.2.1 结构描述 |
| 4.2.2 单个银纳米圆环与Wannier-Mott激子之间的强耦合 |
| 4.2.3 单个银纳米圆环与Frenkel激子和Wannier-Mott激子之间的多模强耦合 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 研究内容和主要结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者攻读学位期间发表的学术论文 |
（8）ZnO荧光光谱中的多声子结构研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 ZnO的基本特性 |
| 1.1.1 ZnO的基本物理性质 |
| 1.1.2 ZnO的应用前景 |
| 1.1.3 ZnO研究中的挑战 |
| 1.2 ZnO的光学性质 |
| 1.2.1 ZnO的自由激子与激子极化激元 |
| 1.2.2 ZnO的束缚激子及近带边荧光区 |
| 1.2.3 ZnO的可见荧光 |
| 1.2.4 Frohlich相互作用 |
| 1.3 本论文研究工作的基本思路 |
| 2 ZnO样品的制备与表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 ZnO样品的制备方法 |
| 2.2.1 ZnO样品的基本信息与制备方法 |
| 2.2.2 ZnO样品的处理工艺 |
| 2.3 ZnO样品的结构和表面特征 |
| 2.3.1 ZnO单晶样品的结构及表面形貌 |
| 2.3.2 ZnO多晶样品的结构及表面形貌 |
| 2.3.3 气氛退火对ZnO表面成分的影响 |
| 2.4 荧光光谱测试方法 |
| 3 ZnO中多声子辅助的激子荧光 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 样品的加工处理对ZnO紫外荧光的影响 |
| 3.3 单晶与多晶ZnO样品的荧光精细结构 |
| 3.4 P_1与P_2荧光峰的起源 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 ZnO中的多声子共振Raman散射 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同样品的多声子RRS现象 |
| 4.2.1 ZnO单晶样品的EEM图 |
| 4.2.2 ZnO单晶薄膜和多晶样品的RRS |
| 4.2.3 GaN单晶薄膜的RRS |
| 4.3 ZnO多声子RRS的基本特征 |
| 4.3.1 荧光量子产率与多声子RRS的关系 |
| 4.3.2 激子荧光与RRS的多声子结构 |
| 4.3.3 自由激子区PLE谱的多声子振荡特征 |
| 4.3.4 束缚激子区PLE谱的多声子振荡特征 |
| 4.4 多声子结构与声子辅助的激子弛豫机制 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 ZnO的可见荧光及其多声子结构 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 ZnO可见荧光的基本性质 |
| 5.2.1 ZnO中常见的可见荧光带 |
| 5.2.2 激发光子能量对ZnO可见荧光的影响 |
| 5.2.3 OL带与ZnO晶体形态的关系 |
| 5.2.4 ZnO可见荧光的长余辉现象 |
| 5.2.5 可见荧光随温度的演化 |
| 5.3 ZnO绿光区的多声子现象 |
| 5.3.1 GL-S的荧光发射与激发特征 |
| 5.3.2 GL-S的激发限与ZnO样品的关系 |
| 5.3.3 GL-S的激子激发机制 |
| 5.3.4 GL-S的缺陷起源讨论 |
| 5.4 ZnO绿光带的光谱拟合 |
| 5.4.1 无结构GL的激子激发特征 |
| 5.4.2 无结构GL的带尾弛豫模型 |
| 5.4.3 GL-S的光谱拟合模型 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 本文常用英文缩写表 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）高性能单光子源及其量子光学性质（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 量子比特 |
| 1.2 单光子源 |
| 1.2.1 研究意义 |
| 1.2.2 评判指标 |
| 1.2.3 发展现状 |
| 1.3 论文的结构 |
| 第2章 量子点单光子源 |
| 2.1 自组装半导体量子点 |
| 2.2 量子点的能级结构 |
| 2.2.1 中性激子 |
| 2.2.2 带电激子 |
| 2.2.3 双激子 |
| 2.3 非共振激发量子点 |
| 2.3.1 带上激发 |
| 2.3.2 p-壳层激发 |
| 2.4 共振激发量子点 |
| 2.4.1 原子与光场相互作用理论 |
| 2.4.2 共振荧光 |
| 2.4.3 Rabi振荡 |
| 2.4.4 Mollow三重态 |
| 2.4.5 光子反聚束 |
| 2.4.6 双光子激发 |
| 2.5 微腔中的原子 |
| 2.5.1 光学微腔 |
| 2.5.2 Purcell效应 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 高性能单光子源 |
| 3.1 实验装置与方法 |
| 3.1.1 低温恒温系统 |
| 3.1.2 共聚焦显微系统 |
| 3.1.3 三维纳米位移系统 |
| 3.1.4 光栅系统 |
| 3.1.5 符合测量系统 |
| 3.2 基于微柱腔结构的量子点 |
| 3.2.1 光致荧光 |
| 3.2.2 共振荧光 |
| 3.2.3 二阶关联函数 |
| 3.2.4 接近Fourier变换极限的单光子 |
| 3.3 小结 |
| 第4章 天文尺度的量子干涉 |
| 4.1 可区分性擦除技术 |
| 4.1.1 频谱特性 |
| 4.1.2 时域特性 |
| 4.1.3 光子数统计分布 |
| 4.1.4 偏振态和空间模式 |
| 4.2 双光子干涉理论 |
| 4.2.1 时间、空间分析 |
| 4.2.2 频率分析 |
| 4.2.3 量子拍频 |
| 4.2.4 光强比例的确定 |
| 4.3 双光子干涉实验结果 |
| 4.3.1 HOM干涉 |
| 4.3.2 后选择纠缠 |
| 4.3.3 量子拍频 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 基于确定性单光子的量子信息处理 |
| 5.1 主动光子解复用技术 |
| 5.2 四光子图态制备和表征 |
| 5.2.1 四光子图态制备 |
| 5.2.2 四光子图态表征 |
| 5.3 Shor算法原理性验证 |
| 5.3.1 分解策略 |
| 5.3.2 编译技术 |
| 5.3.3 计算结果提取 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（10）激子扩散和表面复合对GaN和ZnO光致荧光的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 GaN和ZnO的基本性质 |
| 1.1.1 GaN和ZnO的晶体结构 |
| 1.1.2 GaN和ZnO的能带结构 |
| 1.1.3 GaN和ZnO的声子结构 |
| 1.2 GaN和ZnO的带边发射 |
| 1.2.1 GaN和ZnO自由激子发射 |
| 1.2.2 GaN和ZnO束缚激子发射 |
| 1.2.3 GaN和ZnO施主受主对发射 |
| 1.2.4 GaN和ZnO自由-束缚跃迁发射 |
| 1.3 GaN和ZnO的可见荧光 |
| 1.3.1 GaN的可见荧光 |
| 1.3.2 ZnO的可见荧光 |
| 1.4 GaN和ZnO光谱研究中的问题及本论文研究思路 |
| 1.4.1 GaN和ZnO荧光光谱研究中存在的问题 |
| 1.4.2 本论文的研究思路 |
| 2 样品制备及实验方法 |
| 2.1 GaN和ZnO样品及其退火处理条件 |
| 2.2 GaN和ZnO样品的表面处理与表面钝化 |
| 2.3 荧光光谱测量方法 |
| 2.3.1 FLS920稳态/瞬态荧光光谱仪 |
| 2.3.2 激光辐照下PL原位测量 |
| 2.3.3 光致荧光谱和荧光激发谱测量 |
| 2.3.4 时间分辨光谱测量及荧光寿命的级联效应修正 |
| 3 激子扩散和表面复合对GaN和ZnO激子荧光的影响 |
| 3.1 GaN和ZnO的室温荧光光谱 |
| 3.1.1 GaN样品表面处理前后的室温光谱比较 |
| 3.1.2 单晶ZnO样品表面钝化前后的室温光谱的比较 |
| 3.2 GaN和ZnO的低温激子荧光光谱 |
| 3.2.1 GaN样品表面处理前后的低温激子荧光光谱 |
| 3.2.2 单晶ZnO样品表面钝化前后的低温激子荧光光谱 |
| 3.3 GaN和ZnO样品表面钝化前后的变温激子荧光光谱 |
| 3.4 基于激子扩散和表面复合的激子荧光理论 |
| 3.5 ZnO激子荧光强度的理论拟合 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 激子扩散和表面复合对GaN可见荧光的影响 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 GaN样品表面钝化前后可见荧光光谱的比较 |
| 4.2.1 GaN样品表面钝化前后可见荧光光谱随温度的演化 |
| 4.2.2 GaN样品表面钝化前后可见荧光激发谱谱随温度的演化 |
| 4.3 GaN的紫外荧光带与处理过程的关联分析 |
| 4.3.1 经不同处理过程的GaN样品的UVL荧光带光谱 |
| 4.3.2 UVL的束缚激子共振激发 |
| 4.4 强紫外光辐照下GaN中BL和YL的不稳定性 |
| 4.4.1 强紫外光照下GaN的荧光不稳定性 |
| 4.4.2 GaN荧光不稳定性的起源 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 激子扩散和表面复合对ZnO可见荧光的影响 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 ZnO中的GL和YL荧光光谱 |
| 5.2.1 GL和YL光谱随温度的演化 |
| 5.2.2 GL和YL的光激发行为 |
| 5.2.3 GL和YL的时间分辨光谱 |
| 5.3 激子共振激发的ZnO红光精细结构 |
| 5.3.1 激子共振和非共振激发的红光精细结构对比 |
| 5.3.2 激子共振激发的精细结构红光的起源 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、I_2三光子共振激发紫外荧光谱(340nm)的研究（论文参考文献）
- [1]40Ca+离子全光囚禁的实验研究[D]. 王淼. 中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院), 2021(01)
- [2]多量子阱结构中光生载流子输运性质的研究[D]. 唐先胜. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021(01)
- [3]受驱量子系统辐射特性的量子滤波调控[D]. 彭泽安. 华中师范大学, 2021
- [4]强激光场中原子超快电离与里德堡态激发动力学的实验研究[D]. 许松坡. 中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院), 2020(01)
- [5]基于金刚石氮—空位色心的动力学拓扑量子模拟[D]. 季文韬. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [6]半导体异质结纳米晶的手性光学和超快光学行为研究[D]. 邱鑫. 深圳大学, 2020(10)
- [7]银纳米结构与激子的相互作用及其调控研究[D]. 江平. 北京邮电大学, 2020(01)
- [8]ZnO荧光光谱中的多声子结构研究[D]. 胡北辰. 大连理工大学, 2020(01)
- [9]高性能单光子源及其量子光学性质[D]. 段兆晨. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [10]激子扩散和表面复合对GaN和ZnO光致荧光的影响[D]. 周楠. 大连理工大学, 2019(06)
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