金属/半导体复合微纳结构非线性光学特性的量子调控

Studies on surface plasmon polaritons and nonlinear optical effects are one of the advanced research fields in the world. This project plans to establish a new quantum model by using the methods of characteristics, such as Density Operator Theory, First Principle, Second quantization Theory, and Green function, to research the surface plasmon polaritons and nonlinear optical effects of metal/semiconductor hybrid materials. Particularly, we will research the enhancement effects of metal/semiconductor hybrid quantum systems on the nonlinear optical properties of surface plasmon polaritons. On this basis, we will further study on the influence of metal/metal dimer , and dispersion characteristics on the surface plasmon polaritons，Raman scattering，and nonlinear optical properties of metal/semiconductor hybrid quantum systems. We will also study the temperature modulation of nano-metal particle on the nonlinear optical properties of nano-semiconductor. The research contents are obviously innovation: From the literature reviewed by us, there are no reports about the studies on t the enhancement effects of metal/ semiconductor hybrid quantum systems on the nonlinear optical properties of surface plasmon polaritons. And we use an innovation method to study these research contents. Therefore, the implementation of this project will not only help us to reveal and forecast the physical reasons of surface plasmon polaritons and nonlinear optical properties, but also help us to discover the new nonlinear optical materials and the all- optical- information processing techniques.

表面等离激元非线性光学效应是国际上活跃的前沿研究课题。本项目拟采用密度算符理论、第一性原理、二次量子化理论以及格林函数相结合的方法建立一种新的量子理论模型，重点研究金属/半导体复合微纳量子系统的表面等离激元及其对非线性光学特性的增强效应，在此基础上进一步揭示金属-金属纳米颗粒二聚体、介质的色散特性等对金属/半导体复合微纳量子系统中表面等离激元、拉曼散射及其非线性光学特性的影响程度，以及小金属纳米颗粒对半导体纳米结构非线性光学效应的温控调制等深层次物理问题。项目研究内容具有明显创新：从所查阅的大量文献来看，尚未发现有研究小组开展研究金属纳米结构表面等离激元对半导体微纳结构光整流、光吸收及光折变等非线性光学特性增强效应的报道；采用了在国际上有特色的研究方法。因此，本项目的实施不仅有助于揭示和预测表面等离激元非线性光学效应更深层次的物理原因，而且有助于发现非线性光学材料及全光信息处理技术的发展。

表面等离激元非线性光学效应是国际上活跃的前沿研究课题。本项目采用密度算符理论、第一性原理、二次量子化理论以及格林函数相结合的方法建立一种新的量子理论模型，重点研究了金属/半导体复合微纳量子系统的表面等离激元及其对非线性光学特性的增强效应，在此基础上进一步揭示金属-金属纳米颗粒二聚体、介质的色散特性等对金属/半导体复合微纳量子系统中表面等离激元、拉曼散射及其非线性光学特性的影响程度，以及小金属纳米颗粒对半导体纳米结构非线性光学效应的温控调制等深层次物理问题。项目研究内容具有明显创新：从所查阅的大量文献来看，尚未发现有研究小组开展研究金属纳米结构表面等离激元对半导体微纳结构光整流、光吸收及光折变等非线性光学特性增强效应的报道；采用了在国际上有特色的研究方法。因此，本项目的实施不仅有助于揭示和预测表面等离激元非线性光学效应更深层次的物理原因，而且有助于发现非线性光学材料及全光信息处理技术的发展。