收集效率-paper行動步驟

High

external

quantum

efficiency

and

high

luminescence

raaser0.01efficiencyvolume()Samples

on

AuHeight202nmLifetime0.9822nsSq24Sq

56Height198nmLifetime1

1.5776ns234others

remainSq37Height575nmLifetime0.61141nsSq

39Sq

59Height670nmLifetime0.9828nsSq

28

height：192nmLifetime：0.7408nsHeight

165nmLifetime0.52873ns0

1Sq2Height130nmLifetime0.97331nsSq

6

height：223nmLifetime：0.81402nsSq

57

height：345nmLifetime：0.9177nsSq

27

height：235nmLife1t0ime：1.9652nsSq

45

height：205nmLif1etime：0.74157nsSq

63

height：193nmLifetime：0.60278ns問題：典型樣品的發(fā)光效率是怎么樣的？模擬上的結果是否可以說明實驗上正方形規(guī)則樣品的變化規(guī)律？實驗上測到的效率，為什么有的樣品大于10%（高效率），有的不足5%（低效率），是什么原因導致這種情況？實驗上測得的效率值（收集量和入射量的比例）為什么呈“勾勾”形狀變化？實驗上測得的Au和SiO2效率值相差幾倍的原因是什么？步驟：檢查效率和體積的數(shù)據(jù)測量/處理是否完全準確。具體模擬計算每個高效的樣品，分析它的發(fā)光模式，搞清楚它為什么能有高效率。搞清楚實驗上測到的效率的物理意義，可能受哪些因素影響，再分別對Au和SiO2，分析體積對這些因素的影響，由于形貌各異，需要樣品分類后再去看，可以簡化 的分析。分類 時，先從物理上思考，再去畫圖（包括實驗和模擬得到）看是否和預計的一樣，以及和實驗上是否符合。如果相同，思考之前的分析是否嚴謹完備（即相符是否巧合），然后再做一些驗證實驗來確認這一點；如果不同，思考為什么不符合，是否想錯了或者其他因素在影響？通過第三步，確認影響效率的主要因素，給出準確的物理解釋，再對比Au和SiO2，分析它們本質(zhì)上的異同，解釋為什么收集效率不一樣。對實驗樣品分類整理，看高度對效率的變化規(guī)律的影響？因為之前的模擬可以看出，除非面積很?。?lt;1um），否則效率和面積的關系不大，先著重考慮高度和效率的關系。100200300400height

(nm)5006007000.000.050.100.150.200.25效率效率Au2效率和高度50100

150

200

250

300

350

400

4500.00.10.20.30.40.50.6collection/all

radiationheight0.6um1um2um3um1002003005006007000.020.040.060.080.100.12效率400height

(nm)效率實驗上最像接近正方形的樣品（AFM分類）：測到的效率值和高度的關系。高度：670nm實驗數(shù)據(jù)點太少，難以判斷是否都是按照曲線變化？實驗上右側有一個點趨勢不符合，發(fā)現(xiàn)它的高度有670nm，是不是高度很大時，激發(fā)了光學模式，與

計算的等離激元模式的情況差別比較大？問題：，如果實驗上確實按照曲線變化，再確認這些樣品都是回音壁plasmonic

mode，那模擬的結果可以作為一個說明方形規(guī)則樣品的效率變化規(guī)律。但還需要確認其他因素是否有影響。這個樣品無明顯異常。Sq46Sq39Sq

29Sq

40Sq

590.11Vphy

(λ3)100.1110Lifetime

(ns)sio2

calculationsio2

experimentau

calculationau

experimentSq59Sq40Sq46Sq39Sq

29正方形樣品在體積-圖中的位置01020

30volume

(λ3)40501002003004005006007height

(nm)010405060051015202530高效率低效率20

30volume

(λ3)area

(um^2)高度越大，對泵浦光的吸收越多，效率越高？高度越大，越有可能是光學模式，損耗少，耦合到spp越少，效率越高？猜想：面積大不一定效率高，高度非常大時效率越高。對高度特別大的樣品分析實驗上測得大于10%稱為高效率實驗上測得低于5%稱為低效率想辦法確認是哪一種情況？或者有其他原因？1201401802000

020.040.060

080.100.120.140.160.180.200.22效率效率160height

(nm)對于長方形的樣品，在一定高度范圍內(nèi)，有隨著高度增大效率先變大再變小的趨勢。從點的分布看，Sq24

特別大的效率，或許是本身行貌特殊（有一個斜面）造成的，其他樣品沒有。這個圖是否準確？Sq24Sq8Sq50Sq65高度小于300nm長方形的樣品(AFM分類)：實驗測得效率與高度的關系Sq

2Sq28Sq

41Sq44Sq56類回音壁類回音壁高度可能影響到效率值的原因？泵浦吸收；Purcell

factor；耦合到spp比例；出來的光分布需要考慮高度分別對每個因素的影響：從模擬的結果和吸收模型去思考685

690

695

700

705

710

715

720

725

7300.00.20.10.30.40.50.60.7radiation(含SPP)/total

energyradiation

to

air/totalenergycollected/total_averageradiation(含SPP)/total

energyWavelength(nm)Plasmonic

modeFP

modeQrad小且斜面導收集效率FP

modeQrad小但大量能量耦合到SPP較為典型的回音壁mode，Qrad很大，導致metalloss很大，因而效率很低介于Fpmode和回音壁mode之間六組plasmonicmode用不同顏色的框分成了四類斜面Sq

24高度小于300nm長方形的樣品(AFM分類)：Purcell

factor與高度的關系Purcell

factor越大，發(fā)光速率越快，內(nèi)量子效率越高，效率也就愈大。這個規(guī)律和上頁效率-高度圖的走勢是一致的。估算的內(nèi)量子效率下限高度小于300nm長方形的樣品(AFM分類)：出來的光分布與高度的關系50100

150

200

250

300

350

400

4500.10.20.30.40.50.60.70.8collection/radiation

into

airheight1um2um3um標準正方形的plasmonic回音壁模式，也能看到有先升高再降低的趨勢，和實驗上長方形樣品的結果不匹配。若計算長方形，最好plasmoic

mode算一條組，相鄰高Q的photonic

mode算一條組，這樣可以對比兩者的不同。需要考慮計算長方形的模型？可以算一條線看看情況。高度小于300nm長方形的樣品(AFM分類)：Spp耦合比例與高度的關系02503003500.20.10.00.30.60.50.40.71um2um3um200heightspp/all

radiation標準回音壁的計算結果因為是標準正方形的plasmonic回音壁模式，和長方形樣品不匹配，看不出明顯的規(guī)律。高度小于300nm長方形的樣品(AFM分類)：吸收過程與高度的關系長方形樣品的發(fā)光和光譜Sq2Sq8Sq24Sq28Sq

41450

500

550

600

650

700

750

800

850A100010000B450

500

550

600

650

700

750

800

850A100010000B700600700800900B100010000450

500

550

600

650

700

750

800

850ABB6507007503004005006007008001000900B5.099798.1042811.15221neff實驗上測得的效率值（收集量和入射量的比例）為什么呈“勾勾”形狀變化？實驗上測得的效率值（收集量和入射量的比例）為什么呈下圖的規(guī)律變化？1100.010.1AuSiO2efficiencyvolume

(λ3)為什么要去看這個規(guī)律？因為 想去理解它背后的物理原因，然后解釋它。1.

得到這個圖，實驗數(shù)據(jù)測量上有沒有誤差？實驗數(shù)據(jù)處理上（做平均等操作）有沒有問題？實驗測量上：功率計的讀數(shù)引入誤差；Au上樣品偏少（30個），得到的規(guī)律可能有誤差考慮打在樣品面積上能量：和 檢查過整個過程，包括重新演算了部分效率值，驗證發(fā)現(xiàn)這個過程沒有問題做平均的方法：0.01efficiencyvolume()Samples

on

AuHeight202nmLifetime0.9822nsSq24Sq

56Height198nmLifetime1

1.5776ns234others

remainSq37Height575nmLifetime0.61141nsSq

39Sq

59Height670nmLifetime0.9828nsSq

28

height：192nmLifetime：0.7408nsHeight

165nmLifetime0.52873ns0

1Sq2Height130nmLifetime0.97331nsSq

6

height：223nmLifetime：0.81402nsSq

57

height：345nmLifetime：0.9177nsSq

27

height：235nmLife1t0ime：1.9652nsSq

45

height：205nmLif1etime：0.74157nsSq

63

height：193nmLifetime：0.60278ns11001000heightheight

(nm)Au上測有效率的樣品的Vphy-HeightSq2

Height

165nmLifetime

0.52873ns效率：0.1038Sq39Height130nmLifetime0.97331nsSq65效率：0.1013Sq810Sq50Height202nmLifetime0.9822nsSq24效率：0.2102volume

(λ3)Height:

135nmLifetime:0.795ns效率：0.0426Height:

138nmLifetime:1.6707ns效率：0.04354Height:

120nmLifetime:1.5948ns效率：0.03325Sq6Height

223nmLifetime

0.81402ns效率：0.11734Sq28Height

192nmLifetime

0.7408ns效率：0.10228Sq29Height

165nmLifetime

0.66315ns效率：0.026221101001000heightheight

(nm)volume

(λ3)Au上測有效率的樣品的Vphy-HeightSq

45Height:

205nmLifetime:1.5948ns效率：0.11695Sq

5Sq27Height:

247nmLifetime:0.52946ns效率：0.04713Height:

235nmLifetime:1.9652ns效率：0.11095Lifetime:1.01334ns效率：0.09794Sq58Height:

160nmLifetime:1.08965ns效率：0.05685Sq64Height:

148nmSq

61Sq56Height:

189nmLifetime:1.0609ns效率：0.00511Sq66Height:

184nmLifetime:5.2181ns效率：0.06212Height:

198nmLifetime:1.5776ns效率：0.14544Au上測有效率的樣品的Vphy-Height110100heightheight

(nm)volume

(λ3)Sq46Sq41Height:

196nmLifetime:2.2467ns效率：0.0418Height:

189nmLifetime:1.3116ns效率：0.03009Sq63Sq44Height:

195nmLifetime:2.0547ns效率：0.036771000Height:

193nmLifetime:0.60278ns效率：0.12602Sq

42Sq

48Height:

230nmLifetime:0.73392ns效率：0.11054Height:

243nmLifetime:1.8582ns效率：0.07558Sq40Height:

280nmLifetime:0.41124ns效率：0.02453Sq

43Height:

350nmLifetime:0.74285ns效率：0.0619Sq

38Height:

373nmLifetime:0.8888ns效率：0.07588根據(jù)昨晚的，我重新整理了自己的思路，把完成這個項目我需要做的步驟整理如下：首先檢查 現(xiàn)在計算的實驗上的效率值是否有誤（已經(jīng)check）輔助華洲建模（最高效率的sample），包括完美和不完美，帶loss和不帶loss四個模型；檢查用comsol計算的方法是否無誤;建立sq

2和sq

39的model并計算（已完成）把這個樣品所有的數(shù)據(jù)挑出來，匯總（還差測自發(fā)輻射時的實驗圖）把內(nèi)外量子效率，Qrad

，Qtotal等理論知識先整理出來，以及從

現(xiàn)有的數(shù)據(jù)可以作出哪些推測和結果（基本完成）閾值時測出的Q到底物理含義是

否可以和效率計算相聯(lián)系？（部分完成）得到模擬的結果，和華洲一起進行模式分析，配合理論的推測/pattern等去作出判斷，確認是plasmonic還是photonic

mode，給出外量子效率；新的sq2和sq39還在處理（基本完成）把之前l(fā)ifetime（包括Purcell

effect）的相關資料整理出來，主要是解釋為什么

的高效率樣品 也很短（從Q和Vm的角度去考慮），以及由于 做的是laser，它的調(diào)制速度可以更快（完成中）查閱文獻，主要關于spp

增強效率方面以及高效LED方面，通過對比別人的器件，強調(diào)的器件更好（正在調(diào)研中..）昨天發(fā)現(xiàn)在建model時發(fā)現(xiàn)：用AFM得到的樣品的長和寬與共聚焦顯微鏡測得的面積有一些偏差，因為之前的光學顯微鏡和共聚焦顯微鏡測得的長寬差別很小，所以當時

認為共聚焦的長和寬是準確的，沒有用AFM做修正。于是，和 后，從AFM里讀出長和寬，得到面積，與之前的面積做比較，畫出下圖。AFM只測了Au2，sample18

sio2,

sio2

5_1，然后做出AFM面積和共聚焦測量面積的比例如下。1.151.2991.43利用SEM的結果來確認哪種測量結果更準確。實驗上得出的效率值對數(shù)坐標下等間距做平均（不做平滑處理）對數(shù)坐標下分6段將低pump和高pump時候的效率一起做平均052025300.150.100.050.000.200.25AuSiO210

15volume

(λ3)efficiency1100.010.1AuSiO2efficiencyvolume

(λ3)efficiency:未考慮不同高度的吸收情況，lens收集的能量與被吸收的能量之比。50100

150

200

250

300

350

400

450height0.00.10.20.30.40.50.6collection/all

radiation0.6um1um2um3um200

250

300

350

400

4500.20.10.30.40.50.60.80.7collection/radiation

into

airheight0.6um1um2um3umcomsol

計算得到的收集量與總輻射量的比值50100

150

200

250

300

350

400

4501E-41E-30.010.11collection/all

energyheight0.6um1um2um3um(check

模擬得到的結果是否完全正確)Au此外計算的SiO2的效率如圖500.160.140.120.100.080.060.040.020.001um2um3um100

150

200

250

300

350

400

450Height(nm)collection

power/all

radiation可以明顯看到，SiO2上collectionpower/

all

radiation

效率是單調(diào)增加的（某幾個點偏差較大，需要再檢查）。具體物理原因還沒想明白，不過會一直思考，理解這幅圖。還有0.7um的結果還沒處理出來。處理完用插值法計算每個SiO2上的樣品的外量子效率。SiO20.01efficiencyvolume()Samples

on

AuHeight202nmLifetime0.9822nsSq24Sq

56Height198nmLifetime1

1.5776ns234others

remainSq37Height575nmLifetime0.61141nsSq

39Sq

59Height670nmLifetime0.9828nsSq

28

height：192nmLifetime：0.7408nsHeight

165nmLifetime0.52873ns0

1Sq2Height130nmLifetime0.97331nsSq

6

height：223nmLifetime：0.81402nsSq

57

height：345nmLifetime：0.9177nsSq

27

height：235nmLife1t0ime：1.9652nsSq

45

height：205nmLif1etime：0.74157nsSq

63

height：193nmLifetime：0.60278ns11001000heightheight

(nm)Au上測有效率的樣品的Vphy-HeightSq2

Height

165nmLifetime

0.52873ns效率：0.1038Sq39Height130nmLifetime0.97331nsSq65效率：0.1013Sq810Sq50Height202nmLifetime0.9822nsSq24效率：0.2102volume

(λ3)Height:

135nmLifetime:0.795ns效率：0.0426Height:

138nmLifetime:1.6707ns效率：0.04354Height:

120nmLifetime:1.5948ns效率：0.03325Sq6Height

223nmLifetime

0.81402ns效率：0.11734Sq28Height

192nmLifetime

0.7408ns效率：0.10228Sq29Height

165nmLifetime

0.66315ns效率：0.026221101001000heightheight

(nm)volume

(λ3)Au上測有效率的樣品的Vphy-HeightSq

45Height:

205nmLifetime:1.5948ns效率：0.11695Sq

5Sq27Height:

247nmLifetime:0.52946ns效率：0.04713Height:

235nmLifetime:1.9652ns效率：0.11095Lifetime:1.01334ns效率：0.09794Sq58Height:

160nmLifetime:1.08965ns效率：0.05685Sq64Height:

148nmSq

61Sq56Height:

189nmLifetime:1.0609ns效率：0.00511Sq66Height:

184nmLifetime:5.2181ns效率：0.06212Height:

198nmLifetime:1.5776ns效率：0.14544Au上測有效率的樣品的Vphy-Height110100heightheight

(nm)volume

(λ3)Sq46Sq41Height:

196nmLifetime:2.2467ns效率：0.0418Height:

189nmLifetime:1.3116ns效率：0.03009Sq63Sq44Height:

195nmLifetime:2.0547ns效率：0.036771000Height:

193nmLifetime:0.60278ns效率：0.12602Sq

42Sq

48Height:

230nmLifetime:0.73392ns效率：0.11054Height:

243nmLifetime:1.8582ns效率：0.07558Sq40Height:

280nmLifetime:0.41124ns效率：0.02453Sq

43Height:

350nmLifetime:0.74285ns效率：0.0619Sq

38Height:

373nmLifetime:0.8888ns效率：0.07588Highest

efficiency

sample

sq24

dataAu

2

Sample

24b24Height

Area

volumenm

um^2

λ^3202

2.21251

1.3417thresholduW1.36lifetime

FWHMns

nm0.9822

0.475.70.153（全譜）Purcell

factorbetaAu

2

Sample

24AFM圖660680700Wavelength(nm)7207403000020000100000400005000060000Intensity(a.b.)100.43139.22170.3111010001000100001000001000000Output(a

b.)Pump

Intensity(kW/cm2)beta=0.153全譜LL100Au

2

Sample

24光譜和L-L

curve第一次測量得到（去年）Au

2

Sample

24光譜第二次測量得到（今年測效率時）650700

750Wavelength

(nm)80010100100010000100000Intensity(a.b.)360nw710nw1.4uw無L-L

curve0.00.51.02.02.53.001002001.5length

(um)height

(nm)-0.50.00.52.53.03.501002001.0

1.5

2.0length

(um)height

(nm)0.21023efficiency11000100010000100000100000010

100Pump

Intensity(kW/cm2)Output(a.b.)beta=0.153全譜LLBG：303.48Au

2

Sample

24C:\Users\wangsuo\Desktop\threshold\sample

18

CdSe

on

Au

2\sq

246500100002000040000300005000060000700Wavelength(nm)Intensity(a.b.)100.43139.22170.31684.4nm—692.4nmBG：303.29693.2nm—701.8nmBG：303.29Peak

1Peak

2005000010000015000020000025000030000020

40

60

80

100

120

140

160

180Pump

Intensity(kW/cm2)Output(a.b.)0-5000005000010000015000020000025000030000035000040000020

40

60

80

100

120

140

160

180Pump

Intensity(kW/cm2)Output(a.b.)10010010001000010000010Pump

Intensity(kW/cm2)Output(a.b.)10010010001000010000010Pump

Intensity(kW/cm2)Output(a.b.)Au

2

Sample

24Au

2

Sample

24光譜650700wavelength(nm)75010100100010000intensity1.041.361.812.293.587.4312.6-50005001000150020002500300035004000400

450

500

550

600

650

700

750

800AE2.29400

450

500

550

600

650

700

750

800A0500010000150002000025000F3.58400

450

500

550

600

650

700

750

800A05000100001500020000G7.43400

450

500

550

600

650

700

750

800A05000100001500020000H12.6Highest

efficiency

sample

sq2

datab2Height

Area

volumenm

um^2

λ^3165

1.69439

0.8151thresholduW1.84lifetime

FWHMns

nm0.52873

0.5710.60.014Purcell

factorbetaAu

2

Sample

2Au

2

Sample

2AFM圖Au

2

Sample

2698.5nm—702.5nmBG：303.04024681012050000100000150000200000250000BA110010001000010BA400

450

500

550

600

650

700

750

8000200004000060000800005.837.6210.7Beta=0.014-50000050000100000200000150000250000300000350000450

500

550

600

650

700

750

800

850Wavelength(nm)Intensity(a.b.)410nw980nw2uw（第二次測量）測效率時的光譜60065075080010100100010000100000700Wavelength(nm)Intensity(a.b.)410nw980nw2uwAu

2

Sample

2Highest

efficiency

sample

sq39

datab39Height

Area

volumenm

um^2

λ^3130

5.89857

2.2356thresholduW0.509lifetime

FWHMns

nm0.97331

0.45.750.04Purcell

factorbetaAu

2

Sample

39Au

2

Sample

39Au

2

Sample

39第一次的測量的光譜及L-L

curve

待補充Au

2

Sample

39（第二次測量）測效率時的光譜020000400006000080000100000120000Intensity(a.b.)220nw420nw880nw1.4uw10600650700750800600650700750800Wavelength(nm)Wavelength(nm)100100010000100000Intensity(a.b.)220nw420nw880nw1.4uw101Vphy(λ3)300200100400500Height

(nm)Sq24Sq39Sq20.11Vphy

(λ3)100.1110Lifetime

(ns)au

experimentsq24Sq2Sq

39sio2

calculationsio2

experimentau

calculation0.11100.1110AuFWHM

(nm)Vphy

(λ3)Sq24Lasing半高寬的Q很大~1500Sq2Sq39Quantumefficiency

and

QLaser

Diode

Efficienciesnrr1/

rIQE1/

1/

Internal

Quantum

Efficiencyer

=

Radiativebination

timenr

=

Nonradiativebination

time電泵換成光泵浦時，分母變?yōu)镹umberof

injectedphotonsinto

the

gain

medium

per

unit

second.Laser

Diode

EfficienciesExternal

Quantum

EfficiencygI

/

e

E

IEQE

Po

/

h

ePoNumber

of

output

photons

from

the

diode

per

unit

secondNumber

of

injected

electrons

into

the

diode

per

unit

secondEQE

電泵換成光泵浦時，分母變?yōu)镹umberof

injectedphotonsinto

the

gain

medium

per

unit

second.注意：用光子的數(shù)量計算，而不是功率的比值。EQE

e

IQEExtraction

EfficiencyLaser

Diode

EfficienciespumpPinreflection過程一：吸收CdSeabsorptionAu/Sio2

transmission把實驗發(fā)生的吸收過程簡化為左圖。要求外量子效率就必須知道有多少泵浦的光子實際被吸收了，這部分光子才能激發(fā)電子-空穴對，然后再發(fā)生復合過程。泵浦光打在CdSe上時，會發(fā)生反射，吸收和透射等情況。為了得到吸收的光子數(shù)目，需要知道在CdSe中到底有多

少光被吸收。為此需要計算不同厚度的CdSe對泵浦光的

吸收情況，從而得到每個樣品吸收的光子的量?？梢韵燃僭O全部打在表面的光子被吸收；再把吸收的過程考慮進去。Transition

processPumpEvEchvpumpRelaxationEvEc~100fsFcFvTransitionEvEcnsrangeFcFvhv-如圖，在泵浦光子的激發(fā)下，價帶上的電子躍遷至導帶，在價帶留下一個空穴。電子/空穴通過和聲子或雜質(zhì)等的散射作用快速弛豫到導帶底/價帶頂，達到熱平衡狀態(tài)，于是在導帶和價帶分別形成準分布。之后，導帶上的電子再發(fā)生躍遷回到價帶填充空穴，同時放出光子。過程二：發(fā)光過程二：發(fā)光吸收泵浦光子后，激發(fā)價帶電子躍遷到導帶，再通過與空穴復合發(fā)光（輻射復合），或者通過非輻射復合把能量轉化為其他形式。發(fā)出的光子并不能全部從CdSe出來，相當一部分會在結構中耗散掉，最終進入到 空間里的光與被吸收的泵浦光的比例就是

想要的外量子效率。1EvEc2

eEQE

IQEnrr1/

rIQE1/

1/

過程二：發(fā)光參考文獻：<lasers>SiegmanEjNjiEEk如左圖，被泵浦到激發(fā)態(tài)（Ej）的電子會向低能級躍遷，包括輻射躍遷（ji

）和非輻射躍遷（jk

）。jijk

Nj

/

jji

j

j

j

jdt

N

NEiEjdN，Nj是激發(fā)態(tài)Ej上的載流子數(shù)目。j

是激發(fā)態(tài)Ej上載流子在沒有外界作用時，上能級的載流子數(shù)目會以指數(shù)形式衰減。j

0j

j

0N(

)j

tt

0()

ttN)(t(

)實驗上測量熒光 時，對輻射躍遷（

ji

），發(fā)光的強度Ifl(t)

const

rad,jiNj(t)

const

et/j實驗上測量得到的是上能級載流子的。EjNjEiEkji

（輻射）jk（非輻射）過程二：發(fā)光實驗上測得是上能級載流子 ，那么1

/

j

1/ji

1

/

jk輻射非輻射實驗上，在sio2上測量了大塊CdSe的，近似可以看作bulk

CdSe的上能級bulk

。于是，

1/rad1

/

bulk

1

/

non

-

rad對Au上的nano-square

CdSe樣品，由于存在Purcell

effect影響，躍遷速率會得到增強，Wf

Vm

QF

WcTransition

rate

in

aTransition

rate

in

free

spacenon

-

rad/1

/1/Frad其中F是輻射速率的增強比例。（問題：非輻射復合速率是否也會增強？？）先假設非輻射過程不增強，

1/rad1

/

bulk

1

/

non

-

radnon

-

rad/1

/1/Frad1.

若bulk材料輻射速率遠大于非輻射速率（

1/τrad>>

1/τnon-rad

）

1/rad

/Frad1

/

bulk/1radF

/

IQE

1F

/

rF

/

r

1

/

nr

過程二：發(fā)光所以Au上的CdSe塊狀樣品，有2.

若bulk材料輻射速率與非輻射速率相當

1/rad1

/

bulk

1

/

non

-

radIQE

r

/1nrr

r

F

/

FF

/

/1/

non

-

rad/1

/1/Frad1)/radbulk

代入IQE

/1/b1ulk

F/1

F

1

當增強因子F>>1時(實驗上可以明顯觀察到速率增強幾倍)，IQE

1

/

1

/

bulk1

/

（估計的內(nèi)量子效率下限）效率最高的樣品sq24:82.46%9821/02.IQE

19821//5.026.

過程二：發(fā)光過程三：光出來的過程CdSeAuAirLoss

in

AusppsppRadiation

into

air過程三：

的過程過程三：光出來的過程如圖，簡單來說，產(chǎn)生的光子有三個途徑可以走：輻射到空氣以SPP形式出來（最終也損耗在Au中）損耗在Au中而外量子效率要求的，產(chǎn)生的光子中有多少光可以輻射出來。為此，lossradiation

eEQE

IQEηe是extraction

efficiency，表示有多大比例的光輻射到空氣中。分別用帶loss和不帶loss的結構，得到Qtotal和Qradiation，于是由loss

radiationQ1

1

1radrad1

/

QradeQ

Qtotal

1

/Q

QtotalradIQEEQE

實驗上的Purcell

effect-20245550454035302520151050-56

8

10

12

14

16

18

20VPHY(LAMDA^3)PEAUSIO20.1101101VPHY(LAMDA^3)PEAUSIO20.1110110AUsio2PEVPHY實驗上測得的Purcellfactor實驗上：測量SiO2上大塊CdSe的

5.6nsbulk/1/1bulkPE

PE是上能級載流子躍遷速率的增強，并不是輻射發(fā)光速率增強。024681012144261412108lifetime(ns)numberLarge

CdSe

belt

on

SiO2Average：5.6ns去掉這個偏差過大的點實驗上測得的Purcellfactor

5.6nsbulk0.1100.11101Vphy

(λ3)Lifetime

(ns)sio2

calculationsio2

experimentau

calculationau

experimentsq24實驗上測得的lifetime閾值時的Q每個都用Q大的那個值，畫出曲線，做平均010405015001000500020002500Au

Q

at

thresholdSiO2

Q

at

threshol20

30volume(λ3)Au

Q

at

threshold1101001000Au

Q

at

thresholdSiO2

Q

at

thresholdAu

Q

at

thresholdvolume(λ3)Sq24閾值時候對應的Q物理意義是什么？整理線寬，閾值，速率方程之間的關系閾值時Qth的測量方法：如下圖，在閾值附近（光譜冒尖），利用光譜求出這個尖峰的半高寬△λth。閾值時Qth被給出（λ0是中心波長700nm）：thQ

0th△λth對一個激光腔，首先腔決定了哪些模式能夠穩(wěn)定存在于腔內(nèi)，形成駐波。在無增益時，腔的損耗主要包括輻射損耗和吸收損耗。由于存在損耗，光的強度I(t)

隨時間衰減modep0t/I(t)

IeWhere

τ

is

thelifetime

of

photon,

describ