左手材料與量子阱的耦合機(jī)理探究.pdf

1、左手材料是一類介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)值的人工電磁超介質(zhì)材料，具有一系列常規(guī)材料所不具有的獨(dú)特的電磁特性（負(fù)折射效應(yīng)、突破衍射極限的平板成像等），是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。
　　2001年，SMITH等人利用金屬線陣列和金屬諧振環(huán)構(gòu)造左手材料，在微波段首次證實(shí)其左手性能。之后，大量基于劈裂環(huán)變形的分型結(jié)構(gòu)被提出，例如S狀結(jié)構(gòu)，Ω狀結(jié)構(gòu)，H狀結(jié)構(gòu)等等，并且通過(guò)縮小結(jié)構(gòu)的尺寸，左手性能的頻段也從微波段推進(jìn)至紅外乃至可見(jiàn)光。雙漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)是

2、在“金屬-介質(zhì)-金屬”三明治結(jié)構(gòu)上分布孔陣列的一類左手材料，這類結(jié)構(gòu)不僅可以實(shí)現(xiàn)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)，并且還有著豐富的電磁波模式。另外，此結(jié)構(gòu)便于制作加工，且其在光電子器件方面有很好的應(yīng)用前景。
　　本文研究了一種金屬-介質(zhì)-金屬微腔的光電性質(zhì)，微腔的金屬層刻有周期性亞波長(zhǎng)矩形孔陣列，中間的介質(zhì)層是砷化鎵量子阱。我們理論研究了這種微腔（雙漁網(wǎng)等離子體微腔）中的光學(xué)模式，電場(chǎng)分布以及光學(xué)模式和量子阱子帶躍遷模式之間的耦合機(jī)制等等

3、。通過(guò)研究我們發(fā)現(xiàn)，微腔的光學(xué)模式可以和量子阱的子帶躍遷模式發(fā)生耦合，進(jìn)而對(duì)雙漁網(wǎng)的負(fù)折射特性進(jìn)行調(diào)控。
　　(1)雙漁網(wǎng)等離子體微腔（DF微腔）中存在三種光學(xué)本征模式:微腔的兩個(gè)本征模式Gap Surface Plasmon，GSP和Localized surface Plasmon，LSP，以及量子阱中的Intersubband transition，ISBT。其中GSP和ISBT有較強(qiáng)的耦合作用，而LSP和ISBT耦合作用很

4、弱。
　　(2)量子阱是低維半導(dǎo)體材料的一類代表，在器件應(yīng)用方面有著舉足輕重的地位，隨著材料生長(zhǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，量子阱生長(zhǎng)的可控性越來(lái)越高，改變量子阱的特性參數(shù)值，可以詳細(xì)的探討微腔中的電磁波模式與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)能級(jí)躍遷之間的耦合機(jī)理。
　　(3)通過(guò)給雙漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)加偏壓，即調(diào)節(jié)量子阱中的電子濃度，可以調(diào)節(jié)微腔中的光學(xué)模式與量子阱子帶躍遷模式的耦合，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)負(fù)折射的原位調(diào)節(jié)，這在光電器件方面有著很大優(yōu)勢(shì)。
　　(4)通過(guò)