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Terahertz phonon polariton imaging 被引量:3
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作者 Qiang Wu Qing-Quan Chen Bin Zhang Jing-Jun Xu 《Frontiers of physics》 SCIE CSCD 2013年第2期217-227,共11页
In this article, we primarily review the time-resolved imaging of THz phonon polariton, which is generated by femtosecond laser in ferroelectric crystal. We pay more attention to the imaging in thin crystal, which can... In this article, we primarily review the time-resolved imaging of THz phonon polariton, which is generated by femtosecond laser in ferroelectric crystal. We pay more attention to the imaging in thin crystal, which can be used as an integration platform for terahertz-optics or terahertz-electrics. The imaging techniques, which can get quantitatively in-focus time-resolved images, are introduced in more detail. They have made enormous progress in recent years, and are powerful tools for the research of phonon polariton, optics, and THz wave. We also briefly introduce the generation principle and general propagation properties of THz phonon polariton. 展开更多
关键词 phonon polariton terahertz wave time-resolved imaging femtosecond laser ferroelectric crystal
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α-MoO_(3)/石墨烯异质叠层结构中的声子极化激元-等离极化激元杂化波导模式 被引量:1
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作者 孙凤升 郑泽波 +5 位作者 黄悟朝 许宁生 王锡描 王天武 陈焕君 邓少芝 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期176-187,共12页
在中红外至太赫兹的电磁场长波谱段,二维范德瓦耳斯晶体石墨烯和a-MoO_(3)能够分别支持等离极化激元和双曲声子极化激元,实现对长波电磁场的纳米尺度聚焦和调控。不同类型极化激元之间的杂化可以进一步丰富极化激元物理特性,为纳米尺度... 在中红外至太赫兹的电磁场长波谱段,二维范德瓦耳斯晶体石墨烯和a-MoO_(3)能够分别支持等离极化激元和双曲声子极化激元,实现对长波电磁场的纳米尺度聚焦和调控。不同类型极化激元之间的杂化可以进一步丰富极化激元物理特性,为纳米尺度下的电磁场调控带来更多维度。为此开展了a-MoO_(3)薄片和单层石墨烯异质叠层结构声子极化激元-等离极化激元杂化研究。在理论上通过求解二维光波导麦克斯韦波动方程,分析了a-MoO_(3)/石墨烯异质叠层结构中声子极化激元-等离极化激元杂化激元波导模式的传播特性,计算了波导模式的色散关系,揭示了a-MoO_(3)/石墨烯异质叠层结构特有的电磁场传输机制。在实验上通过干法转移制备了a-MoO_(3)/单层石墨烯异质叠层结构,并采用散射式扫描近场光学显微镜对该异质结构的杂化极化激元特性进行了三维空间纳米光学成像表征,验证了理论结果。研究结果为计算范德瓦耳斯二维晶体叠层结构的杂化极化激元特性提供了定量模型,为研究二维晶体中不同类型的极化激元之间的相互作用及其机制提供了理论和实验参考。 展开更多
关键词 材料 声子极化激元 等离极化激元 杂化极化激元 二维范德瓦耳斯晶体 异质叠层结构 散射式扫描近场光学显微镜
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二维材料极化激元增强红外光谱技术研究进展(特邀)
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作者 韦玮 兰桂莲 +1 位作者 骆鹏 汤林龙 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2024年第3期295-310,共16页
表面增强红外吸收光谱技术能够将红外光波高度局域在探测分子周围,极大增强光波与分子的相互作用,为实现微弱分子红外振动光谱信号的高灵敏探测提供了新思路。其中,二维材料极化激元由于具有高度局域化光场和低固有损耗等独特性质,为表... 表面增强红外吸收光谱技术能够将红外光波高度局域在探测分子周围,极大增强光波与分子的相互作用,为实现微弱分子红外振动光谱信号的高灵敏探测提供了新思路。其中,二维材料极化激元由于具有高度局域化光场和低固有损耗等独特性质,为表面增强红外光谱提供了一种有效的方案。本文综述了二维材料极化激元增强红外光谱技术的研究进展:首先从不同材料体系出发介绍极化激元基本特性,论述极化激元与分子模式耦合机理;在此基础上总结二维材料极化激元增强红外光谱技术的几个重要研究方向,主要包括等离激元增强红外光谱技术、声子极化激元增强红外光谱技术和近场红外光谱增强技术;最后展望极化激元增强红外光谱技术未来可能的发展方向。 展开更多
关键词 表面增强光谱 二维材料 等离激元 声子极化激元 红外光谱
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受激声子极化激元与太赫兹光物理(特邀)
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作者 吴强 卢瑶 +3 位作者 马若斌 徐西坦 黄意博 许京军 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2024年第1期373-389,共17页
70多年前,黄昆先生提出了著名的“黄昆方程”和“声子极化激元”的理念,开启了极化激元研究的先河。迄今为止,黄昆方程作为以中国本土科学家命名的方程,仍然是描述极化激元最好的理论之一。在后续的几十年里,随着超快光学、纳米光学和... 70多年前,黄昆先生提出了著名的“黄昆方程”和“声子极化激元”的理念,开启了极化激元研究的先河。迄今为止,黄昆方程作为以中国本土科学家命名的方程,仍然是描述极化激元最好的理论之一。在后续的几十年里,随着超快光学、纳米光学和太赫兹物理与技术的迅速发展,声子极化激元再次成为了研究的热点前沿,表面声子极化激元的相关研究为电磁波的局域和控制带来了新的维度。近几年,南开大学团队发展了黄昆方程,提出了“受激声子极化激元”的概念,逐步打开了声子极化激元参与并主导的光与物质相互作用研究的大门。基于受激声子极化激元的各种铌酸锂片上集成的太赫兹应用也得益于此,取得了长足的发展。本文对声子极化激元和受激声子极化激元等相关概念加以回顾,介绍受激声子极化激元参与下的光与物质的相互作用体系,并以太赫兹非线性光学和铌酸锂片上集成应用等研究为例,阐述声子极化激元和太赫兹物理领域近年来的发展。 展开更多
关键词 非线性光学 超快光学 声子极化激元 太赫兹 亚波长光学
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氮化硼纳米管同质结中的声子极化激元 被引量:1
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作者 王璇 戴小康 +5 位作者 郭相东 李宁 何沛一 高鹏 杨晓霞 戴庆 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第32期4415-4424,共10页
六方氮化硼纳米管提供了一种原子尺度光滑的纳米光学结构,可以支持光波长高度压缩的双曲声子极化激元光波导模式和回音壁模式,有望用作光子集成回路中的一维波导.不同管壁厚度的氮化硼纳米管相互连接形成的同质结为声子极化激元提供了... 六方氮化硼纳米管提供了一种原子尺度光滑的纳米光学结构,可以支持光波长高度压缩的双曲声子极化激元光波导模式和回音壁模式,有望用作光子集成回路中的一维波导.不同管壁厚度的氮化硼纳米管相互连接形成的同质结为声子极化激元提供了新的耦合调控途径.本文结合扫描透射电子显微镜中的电子能量损失谱技术和有限元电磁仿真模拟,研究了氮化硼纳米管同质结对声子极化激元传输的影响.研究结果表明,同质结界面处氮化硼纳米管一维波导的透过率与两侧波导的波矢匹配程度成正比,而这种波矢匹配可以通过几何结构设计进行调控.同时,研究还发现,同质结几乎不影响氮化硼纳米管中的回音壁模式,不同管壁厚度氮化硼管支持的不同双曲回音壁模式可在界面处100 nm范围内平滑过渡.本研究深化了对氮化硼纳米管同质结中声子极化激元的理解,特别是其一维波导传输调控特性和高性能回音壁模式,有望用于设计和制造纳米尺度光子学器件. 展开更多
关键词 氮化硼纳米管 声子极化激元 同质结 一维波导 回音壁模式
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天然层状超材料的面内双曲声子极化激元研究进展
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作者 刘璐 王宇鹏 +2 位作者 马云秀 李国岗 戴志高 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期153-163,共11页
在纳米尺度上实现电磁场传播的精确调控,对光学器件的集成化、小型化以及光子芯片的开发均至关重要,也是纳米光子学关注的核心问题。声子极化激元是一种光子与晶格振动耦合产生的具有半光半物质性质的电磁波模式。近期,在天然层状超材... 在纳米尺度上实现电磁场传播的精确调控,对光学器件的集成化、小型化以及光子芯片的开发均至关重要,也是纳米光子学关注的核心问题。声子极化激元是一种光子与晶格振动耦合产生的具有半光半物质性质的电磁波模式。近期,在天然层状超材料面内发现的双曲声子极化激元,表现出类似射线的传播形式、较大的波矢和高的局域场强,因而在光场调控方面受到极大关注。因此,详细阐述了双曲声子极化激元的物理机制,包括极化激元介电方程、双曲色散关系以及方位角和开口角作用关系,并进一步阐述了双曲声子极化激元的传播特点、聚焦机制、可调性和光学拓扑转变方法,最后总结展望了基于天然层状超材料的面内双曲声子极化激元的特点及发展趋势,为声子极化激元发展及其纳米光子学应用提供帮助。 展开更多
关键词 材料 天然超材料 二维超材料 声子极化激元 双曲材料
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声子极化激元干涉条纹周期的精密测量研究
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作者 尹志珺 王振兴 +3 位作者 李荃 宋仁康 邓晓 雷李华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期14-22,共9页
二维材料由于其独特的物理化学性质,对纳米光子学及光电子学的应用与发展具有重要研究价值。特别是二维材料中声子与光子耦合激发产生的声子极化激元高度局域在纳米尺度,在片上光子学的光学操控和能量传输等前沿研究领域具有极大的应用... 二维材料由于其独特的物理化学性质,对纳米光子学及光电子学的应用与发展具有重要研究价值。特别是二维材料中声子与光子耦合激发产生的声子极化激元高度局域在纳米尺度,在片上光子学的光学操控和能量传输等前沿研究领域具有极大的应用潜力。同时,光电器件制造进入纳米节点,器件应用对材料表征精度具有纳米级的要求。然而目前对声子极化激元特性分析的关键之一在于测量其干涉条纹周期,测量结果准确性依赖于仪器设备校准。因此,为实现对声子极化激元干涉条纹的精确测量,文中提出构建铬原子自溯源型光栅与二维材料的复合结构,分析金属光栅结构周期性变化对二维材料的声子极化激元耦合增强与调制作用,以及基于该原理实现对声子极化激元干涉条纹周期的精密测量。研究实现了测量干涉条纹周期为(261.01±0.34)nm的亚纳米级高精度测量,相比具有不确定度为4 nm的传统拟合测量方式具有可溯源的计量精度,同时实现了对测量仪器的亚纳米级精密校准。自溯源光栅天然溯源至基本自然常数的特性使得测量结果具备极好的准确性和可靠性,为二维材料在微纳光子学器件领域的应用提供了保障。 展开更多
关键词 自溯源光栅 二维材料 声子极化激元 纳米计量
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铌酸锂芯片上的太赫兹集成和时空超分辨成像 被引量:1
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作者 张琦 吴强 +5 位作者 张斌 潘崇佩 王日德 卢瑶 齐继伟 许京军 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期24-37,共14页
飞秒激光与铁电晶体铌酸锂作用可以激发出太赫兹波段的声子极化激元。当铌酸锂的厚度减小至亚波长量级时,晶片就成为一个将太赫兹波产生、传输、调控、探测、与物质或微结构相互作用等过程集于一体的集成化芯片,为太赫兹波的研究和应用... 飞秒激光与铁电晶体铌酸锂作用可以激发出太赫兹波段的声子极化激元。当铌酸锂的厚度减小至亚波长量级时,晶片就成为一个将太赫兹波产生、传输、调控、探测、与物质或微结构相互作用等过程集于一体的集成化芯片,为太赫兹波的研究和应用提供了平台。同时,利用时空超分辨成像技术可以对芯片中太赫兹波的传输以及与微结构作用过程进行可视化和定量分析。回顾了一些基于铌酸锂芯片的工作,比如太赫兹波传输特性的研究、频率可调谐太赫兹波源的产生、微结构对太赫兹波的调控等,这些工作说明亚波长铌酸锂芯片是一个很有前途的太赫兹集成器件。 展开更多
关键词 太赫兹 铌酸锂 时空超分辨成像 声子极化激元 微腔 超材料
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声子极化激元的电子能量损失谱研究进展
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作者 何沛一 李跃辉 高鹏 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期18-31,共14页
声子极化激元是晶体中的光学支声子与电磁波耦合形成的元激发,具有独特的中远红外介电响应、低损耗等特性,在波导、超透镜、增强的能量感应与传输等方面展现了巨大的应用潜力,因此近年来发展迅速.声子极化激元的主要实验研究手段是扫描... 声子极化激元是晶体中的光学支声子与电磁波耦合形成的元激发,具有独特的中远红外介电响应、低损耗等特性,在波导、超透镜、增强的能量感应与传输等方面展现了巨大的应用潜力,因此近年来发展迅速.声子极化激元的主要实验研究手段是扫描近场光学显微镜技术,但由于缺乏合适的光源,目前在远红外波段的研究严重受限.此外,光子与声子之间大的动量失配问题也限制了光学显微镜激发大动量的声子极化激元.本文介绍了近年来扫描透射电子显微镜电子能量损失谱技术在研究声子极化激元方面的主要进展.相比于近场光学方法,电子能量损失谱具有大动量转移、宽频激发与探测、高空间分辨能力、高激发探测效率、多模式激发等优点,并且能在自支撑样品上测量,避免衬底影响.因此,基于此,研究人员取得了一系列重要研究成果,该方法已成为近场光学方法很好的补充.本文简要总结以上研究进展,并对下一步的研究前景进行了展望. 展开更多
关键词 声子极化激元 电子能量损失谱 扫描透射电子显微镜 扫描近场光学显微镜
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太赫兹声子极化激元在LiNbO3微结构中的衍射和干涉动态过程的时间分辨成像
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作者 杨程亮 吴强 +3 位作者 禹宣伊 张心正 孔勇发 许京军 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期309-313,333,共6页
利用飞秒激光脉冲,在50μm厚的铌酸锂晶体薄片中产生了太赫兹声子极化激元波。使用飞秒加工技术在铌酸锂晶体薄片上刻制了针对太赫兹声子极化激元波的衍射和干涉微结构。利用已经构建的偏振门探测成像系统实时动态地记录了太赫兹声子极... 利用飞秒激光脉冲,在50μm厚的铌酸锂晶体薄片中产生了太赫兹声子极化激元波。使用飞秒加工技术在铌酸锂晶体薄片上刻制了针对太赫兹声子极化激元波的衍射和干涉微结构。利用已经构建的偏振门探测成像系统实时动态地记录了太赫兹声子极化激元波的时间和空间传播过程。对不同频率的声子极化激元波在不同尺寸狭缝的动态衍射和干涉的过程进行了时间分辨的二维成像探测和分析,直观地展示了其衍射和干涉的时空特性。 展开更多
关键词 铌酸锂晶体 太赫兹 声子极化激元 时间分辨成像 衍射 干涉
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改良的热板法制备氧化钼纳米片
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作者 张驰 魏伟 +3 位作者 潘佳琪 龚忠苗 陈益钢 崔义 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期242-248,I0052,I0053,I0055,共10页
三氧化钼(MoO_(3))具有层状结构,在电子和光电子器件领域有着良好的应用前景.本文报道了一种改良的热板法来生长大尺寸的MoO_(3)晶体.这种方法能够在常压气氛下实现快速生长MoO_(3),具有低成本和操作简单等优点.通过改变源温度和衬底种... 三氧化钼(MoO_(3))具有层状结构,在电子和光电子器件领域有着良好的应用前景.本文报道了一种改良的热板法来生长大尺寸的MoO_(3)晶体.这种方法能够在常压气氛下实现快速生长MoO_(3),具有低成本和操作简单等优点.通过改变源温度和衬底种类,可以很好地控制MoO_(3)晶体的生长速率和形貌.同时,通过光学显微镜、原子力显微镜、X射线衍射、拉曼光谱和扫描近场光学显微镜等手段,探究了其结构和物理性质.结果表明,MoO_(3)晶体在具有大尺寸的同时还表现出良好的结晶度.此外,还观察到所制备的MoO_(3)晶面上的双曲声子极化子现象,这一现象有望推动其在纳米电子和纳米光子器件中的应用. 展开更多
关键词 氧化钼 改良热板法 生长调控 双曲声子极化子
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三元混晶薄膜的导波声子极化激元
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作者 解佳 包锦 闫祖威 《内蒙古大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2023年第3期243-250,共8页
采用改进的无规元素等位移模型和玻恩-黄近似,结合麦克斯韦方程组和边界条件,研究了局域于三元混晶薄膜内部的导波声子极化激元的色散关系和电场的空间分布,以及导波模的能量随三元混晶的组分和薄膜厚度的变化关系,并分析了导波模在实... 采用改进的无规元素等位移模型和玻恩-黄近似,结合麦克斯韦方程组和边界条件,研究了局域于三元混晶薄膜内部的导波声子极化激元的色散关系和电场的空间分布,以及导波模的能量随三元混晶的组分和薄膜厚度的变化关系,并分析了导波模在实验上的可观测性。数值计算结果表明:在三元混晶薄膜系统中存在三组导波声子极化激元,每一组导波声子极化激元都是由许多支离散的导波模组成的,并分别位于由真空中光子的色散曲线和三元混晶体声子极化激元的色散曲线以及三元混晶的体纵、横光学声子的频率曲线围成的三个频率区间内。随着三元混晶组分的增大,其中两组导波模的能量非线性增大,而另外一组导波模的能量则非线性减小。此外,导波模中除了有一支模的频率随薄膜厚度几乎没有变化以外,其余导波模的频率则随薄膜厚度的增加非线性减小。 展开更多
关键词 导波声子极化激元 三元混晶 半导体薄膜
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三元混晶三层系统的表面和界面声子极化激元
13
作者 包锦 闫翠玲 闫祖威 《内蒙古大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期578-584,共7页
运用改进的无规元素等位移模型和玻恩-黄近似,结合电磁场的麦克斯韦方程和边界条件,研究了真空/极性三元混晶薄膜/极性二元半导体衬底三层系统的表面和界面声子极化激元,以AlxGa1-xAs/GaAs和ZnxCd1-xSe/ZnSe为例,获得了表面和界面声子... 运用改进的无规元素等位移模型和玻恩-黄近似,结合电磁场的麦克斯韦方程和边界条件,研究了真空/极性三元混晶薄膜/极性二元半导体衬底三层系统的表面和界面声子极化激元,以AlxGa1-xAs/GaAs和ZnxCd1-xSe/ZnSe为例,获得了表面和界面声子极化激元模的色散关系以及表面和界面模的频率随混晶组分和薄膜厚度的变化关系.结果表明:与二元晶体三层系统以及三元混晶单层薄膜不同,在三元混晶三层异质结系统中存在五支表面和界面声子极化激元模,这五支表面和界面模的频率曲线位于二元晶体和三元混晶的体声子极化激元的禁带区间内,且其能量随混晶组分和薄膜厚度呈非线性变化,三元混晶的"单模"和"双模"性也在色散曲线中体现了出来. 展开更多
关键词 表面和界面声子极化激元 三元混晶 三层系统
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三元混晶三层薄膜系统的表面和界面声子极化激元
14
作者 包锦 闫祖威 《内蒙古大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第2期156-164,共9页
运用改进的无规元素等位移模型和玻恩-黄近似,结合电磁场的麦克斯韦方程和边界条件,研究了三元混晶三层薄膜系统的表面和界面声子极化激元.以Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族三元混晶三层薄膜系统为例,获得了表面和界面声子极化激元模的色散关系以及... 运用改进的无规元素等位移模型和玻恩-黄近似,结合电磁场的麦克斯韦方程和边界条件,研究了三元混晶三层薄膜系统的表面和界面声子极化激元.以Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族三元混晶三层薄膜系统为例,获得了表面和界面声子极化激元模的色散关系以及表面模和界面模的频率随三元混晶组分和薄膜厚度的变化关系.结果表明,由于表面和界面数量的增加,与三元混晶量子阱和双层薄膜系统不同,在Al_xGa_(1-x)As/GaAs/Al_xGa_(1-x)As和ZnSe/Zn_xCd_(1-x)Se/ZnSe三层薄膜系统中分别存在十支和八支表面和界面模,且三元混晶的组分和薄膜厚度变化时,表面和界面声子极化激元模的频率随之呈非线性变化,其色散曲线也很好地表征了三元混晶的"单模"和"双模"性. 展开更多
关键词 表面和界面声子极化激元 三层薄膜 三元混晶
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薄膜厚度对三元混晶四层系统的表面和界面声子极化激元的影响
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作者 包锦 闫翠玲 闫祖威 《内蒙古大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2015年第6期590-594,共5页
运用改进的无规元素等位移模型和玻恩-黄近似,结合电磁场的麦克斯韦方程和边界条件,研究了薄膜厚度对真空/极性二元晶体薄膜/极性三元混晶薄膜/半无限大极性二元半导体衬底构成的四层异质结系统的表面和界面声子极化激元的影响,以GaAs/A... 运用改进的无规元素等位移模型和玻恩-黄近似,结合电磁场的麦克斯韦方程和边界条件,研究了薄膜厚度对真空/极性二元晶体薄膜/极性三元混晶薄膜/半无限大极性二元半导体衬底构成的四层异质结系统的表面和界面声子极化激元的影响,以GaAs/Al0.4Ga0.6As四层异质结系统为例,获得了表面和界面声子极化激元模的频率随薄膜厚度的变化关系.结果表明:三元混晶四层异质结系统中存在七支表面和界面声子极化激元模,且当薄膜厚度发生变化时,只对位于其表面或界面处的极化激元模有影响,对其余的极化激元模几乎没有任何影响. 展开更多
关键词 表面和界面声子极化激元 四层系统 三元混晶
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