基于光学Anderson局域效应的硅纳米线拉曼增强的结构设计与研究

当前硅基发光器件正被广泛关注，如何提高硅基材料的发光强度是实现及提高硅基光电器件的一个突破口，同时也是构造硅基光子器件，推动和发展硅基光电集成器件的关键。本课题拟将光学Anderson局域效应、硅纳米材料尺寸限域效应与表面等离激元结合，从理论方面研究影响硅纳米线拉曼散射电磁增强的因素。将一定扰动下的硅基周期微结构中的光学Anderson局域效应引入到硅纳米材料的拉曼增强的研究中，对生长在这一微结构上的低维硅纳米材料的拉曼散射增强现象进行研究。通过数值模拟，寻找具有一定无序性的周期性微结构光学Anderson局域的最优条件，并将局域后的光耦合进带有等离激元的硅纳米材料，进一步实现硅纳米材料的拉曼增强。借此可以更深入地分析和了解硅基拉曼散射电磁增强的机理，促进硅纳米材料在光电集成、光探测以及通讯等领域的应用研究。

本课题拟将一定无序扰动的周期微结构的光学Anderson局域效应引入到硅纳米材料的拉曼增强的研究中，对生长在这一微结构上的低维硅纳米材料的电场增强进行研究。通过数值模拟，寻找具有一定无序性的周期微结构光学局域的最优条件。考虑表面等离激元增强与硅纳米增强效应，获得具有高增强因子和空间分辨的纳米材料。通过对新现象和新效应的研究，揭示物理机制，建立完善的理论体系，推动微结构下光局域技术应用的发展；体现理论和实验的互动，开展创新性的实验验证和原理型器件设计工作。..本课题在2011-2012的3年时间内，在所有课题组人员的紧密合作和努力下，全面展开工作。在晶格周期性破缺的硅基光子晶体波导中的光局域特性，金属纳米材料表面等离共振的近场和远场特性，核壳结构纳米粒子的共振特性，光子角动量选择性激发，磁光波导的导模和它的共振传输，亚波长双金属光栅异常透射等诸多领域开展广泛研究，取得一些有价值的创新性研究进展与原创性研究成果，完成计划任务与预期目标。..3年内，本课题共发表标注本项目支持的学术论文10篇，其中8篇为SCI索引，2篇为核心期刊。包括Opt. Express 4篇、Appl. Phys. Lett. 1篇，AIP Advanve 1篇、Photonics and Nanostructures: Fundamental and Applications 1篇、Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer 1篇。光散射学报2篇。..在人才培养上，在本课题支持下已培养博士2名，硕士5名，目前由本课题支持的研究生有博士生1名，硕士生3名。