研究目的
研究Al纳米颗粒包覆的块体及纳米结构ZnO中LSP-激子耦合机制以增强紫外发光强度。
研究成果
研究表明，镀铝氧化锌中的局域表面等离子体激元-激子耦合能显著增强紫外发光，在80K温度下采用激光激发时观测到最大增强效应。该增强效果强烈依赖于激发类型和样品温度，其中自由激子（FX）与局域表面等离子体（LSPs）的耦合效率高于双束缚激子（DBX）。激发光源相对于氧化锌晶体取向的偏振状态决定了哪些FX跃迁会被增强，这为选择性增强氧化锌及类似半导体中的激子发射提供了可能。
研究不足
该研究的局限性在于TR-PL装置的时间分辨率，这仅能确定珀塞尔增强因子的下限值。此外，电子束激发ZnO纳米棒侧壁铝纳米颗粒中的局域表面等离子体（LSPs）可能导致铝-LSPs的混合偏振态。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用相关光致发光（PL）与深度分辨阴极荧光（CL）光谱技术，结合时间分辨光致发光（TR-PL）光谱，探究包覆铝纳米颗粒的氧化锌中局域表面等离子体-激子耦合现象。
2：样本选择与数据来源：
使用两种氧化锌样本：a面氧化锌单晶与气-固（VS）法生长的氧化锌纳米棒（NRs）。
3：实验设备与材料清单：
设备包括配备Gatan CF302连续流液氦冷台的FEI Quanta 200扫描电镜、Melles Griot氦镉激光器、Ocean Optics QE Pro光谱仪及Oriel MS257 1/4米成像光谱仪。材料为水热法生长的a面氧化锌单晶与VS法生长的氧化锌纳米棒。
4：实验流程与操作步骤：
样品溅射镀覆2纳米厚铝膜。PL与CL测量在10K至250K温度范围内进行，TR-PL实验于10K温度下开展。
5：数据分析方法：
通过数据分析确定铝纳米颗粒中局域表面等离子体与氧化锌激子间的增强因子及耦合强度。
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FEI Quanta 200 SEM
Quanta 200
FEI
Scanning electron microscopy for depth-resolved cathodoluminescence spectroscopy.
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Ocean Optics QE Pro spectrometer
QE Pro
Ocean Optics
Measurement of the ZnO UV near band edge and deep level emission in the visible spectral range.
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Hamamatsu S7011-1007 CCD
S7011-1007
Hamamatsu
Detection for high resolution spectral measurement.
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Gatan CF302 continuous flow liquid helium cold stage
CF302
Gatan
Temperature-dependent measurements from 10 K to room temperature.
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Melles Griot He-Cd laser
Melles Griot
Excitation source for photoluminescence spectroscopy.
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Oriel MS257 1/4 m imaging spectrograph
MS257
Oriel
High resolution spectral measurement.
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