光子晶体的制备及其与二硫化钼杂化结构的研究

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随着可穿戴超薄高清显示产业的高速发展,下一代超薄动态发光器件的研究受到科研人员的广泛关注。二维材料的出现打开了光电领域的新大门。单层二硫化钼作为二维材料的典型代表,由于其优越的光电性能、机械性能和较高的载流子迁移率等新颖特性使其在超薄发光器件方面具有广阔的应用前景,是实现下一代超薄光电显示器件的重要组成部分。但是由于单层二硫化钼的发光效率较低,阻碍了其在工业产品中的直接应用。光子晶体是由不同介电常数的材料在空间按照一定的周期排列的具有有序结构的材料。落在带隙中的电磁波的频率不能在光子晶体中传播,这一特殊的光学性质使得它在很多领域具有广泛的应用。因此,提出了基于带隙可调谐光子晶体动态操控单层二硫化钼发光的研究。本文主要工作如下:首先,利用建立的光子晶体理论模型,确定微球的参数及排列方式,采用垂直沉积法沉积制备光子晶体,并分析温度和二氧化硅微球的体积分数对光子晶体质量的影响。其次,选择聚乙二醇(600)双丙烯酸酯(PEGDA)对光子晶体进行填充,采用蚀刻法蚀刻二氧化硅微球,烘干获得反蛋白石结构光子晶体。然后,化学气相沉积法制备单层二硫化钼,采用湿转移法将其转移至反蛋白石光子晶体表面,被局域在光子晶体表面的光子与二硫化钼激子发生能量转移,实现强光子—激子耦合,从而增强二硫化钼的光致发光强度。应用FDTD模拟计算光子晶体与二硫化钼杂化结构的远场及近场的光谱特征,进一步验证实验的准确性,确定杂化结构的耦合方式,实现了光子晶体与二硫化钼之间的强耦合,并产生拉比分裂。还仿真计算了不同拉伸比例的反蛋白石光子晶体与二硫化钼杂化结构的反射谱和电场,得到的杂化结构可应用于强耦合光物质系统和低阈值微腔激光器,为实现动态操控发光器件提供了理论基础,拓宽了本论文的应用领域。
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