粒子等离子共振对有机半导体异质结结构中激发态粒子和电荷的产生及传输特性作用机理研究

本项目依据自主开发的大面积金属纳米结构的先进制备技术和在有机半导体光物理学研究方面的重要进展，研究粒子等离子共振对有机半导体异质结结构中多种激发态粒子和电荷的产生及传输特性的调控作用，旨在实现基于金属纳米电极结构和有机体相异质结结构新型光伏器件的研制，为高效有机太阳能电池实用技术开发提供重要的物理学指导。.本项目突出的特色在于解析粒子等离子共振局域场效应对激子、激发复合体、电荷的不同作用机制，并将其与光散射效应、异质结结构相分离和表面形貌调制作用等多重效应区分开来，获得各光物理过程的鉴辨表征，解决粒子等离子共振应用研究中亟待解决的系列科学问题。采用瞬态光谱学、瞬态光伏特性、稳态PIA、近场光学等相结合的研究方法，特别是利用瞬态响应的各向异性特征，在不同时间段分别确定不同激发态粒子与粒子等离子共振局域场相互作用和不同作用过程的准确物理图像，体现了本项目的特色研究方法及其实施的现实可行性。

本项目自主研制了大面积周期性和非周期性金属纳米结构，实现了等离子激元纳米光子结构在有机光伏器件中的应用，揭示了等离子激元与有机半导体中激发态粒子和电荷相互作用的物理学机制。研究了粒子等离子共振对有机半导体异质结结构中多种激发态粒子和电荷的产生及传输特性的调控作用，实现了基于金属纳米电极结构和有机体相异质结结构新型光伏器件的研制，为高效有机太阳能电池实用技术开发提供了重要的物理学指导。. 本项目突出的特色在于解析了粒子等离子共振局域场效应对激子、激发复合体、电荷的不同作用机制，并将其与光散射效应、异质结结构相分离和表面形貌调制作用等多重效应区分开来，获得了各光物理过程的鉴辨表征，解决了粒子等离子共振应用研究中亟待解决的系列科学问题。采用瞬态光谱学、瞬态光伏特性、稳态PIA、近场光学等相结合的研究方法，特别是利用瞬态响应的各向异性特征，在不同时间段分别确定了不同激发态粒子与粒子等离子共振局域场相互作用和不同作用过程。研究了随机分布金属纳米结构对高分子混合物体相异质结中激发复合体荧光发射受等离子激元作用的动态过程。发现了等离子激元对激发复合体荧光发射的局域化和微腔反馈机制，实现了对激子、激发复合体的受激辐射增强机制。对于分子异质结的激光发射机制研究提供了重要方法，特别对于将等离子激元反馈机制引入电致激光发射研究具有重要意义。. 本项目发表本项目资助的学术论文33篇，其中SCI收录26篇，其中影响因子3.0以上8篇，影响因子10.0以上3篇。申请发明专利8项，获授权发明专利3项。获得教育部高等学校科学研究优秀成果奖自然科学2等奖1项，培养北京市优秀博士学位论文1篇。