量子侷限可提升量子點的雙光子吸收率
- 上線日期：2011/3/11 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國及加拿大的科學家最近針對雙光子吸收增強(two-photon absorption enhancement)進行研究，證實了硫化鉛(lead sulphide)之類的半導體量子點(quantum dot)很適合應用在光通訊、生物標記(bio-labelling)以及3D成像上。
量子點在20年前問世後不久，科學家便主張這類結構的量子局限態(quantum-confined state)可以增加光學非線性效應，例如雙光子吸收，因此量子點可能成為各種需要雙光子吸收的應用的理想材料。然而實驗結果卻不如預期，很多團隊發現雙光子吸收增強會隨著量子局限的提升而下降。
最近，事情有了轉機：而在最 Edward Sargent、Eric Van Stryland及他們在多倫多大學及中佛羅里達大學的的同事證實選擇具備適當性質的材料，量子點就可以在量子局限下提供升雙光子吸收增強。
Van Stryland團隊先前就已發現在大部分的量子點材料中，量子局限效應並不會提升雙光子吸收，這是因為量子點的導帶結構中會減少能態密度。該團隊的計算預測，只要找到塊材能隙小、激子波爾半徑大、能帶結構對稱的材料，就能得到量子侷限強化的雙光子吸收，而硫化鉛(lead sulphide)正好滿足上述性質。
雙光子吸收誘發的螢光在材料的3D成像上比單光子吸收來的好，原因是雙光子能更深入材料中，另一項應用是利用雙光子吸收與輸入光功率的密切相關，至來製作讓低功率光通過而隔絕高功率光的超快光學開關，這種具有「保險絲」功能的裝置可以有效的應用在光纖上。
硫化鉛量子點在雙光子的吸收上最佳波長約為1.55 μm，正好與光通訊使用波長相同，因此成為通訊網路的理想材料。目前多倫多及佛羅里達團隊正致力於找尋能在其他波段(如可見光)有相同增強現象的材料。詳見近期的Nano Letters | DOI: 10.1021/nl1042209。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/45259
譯者:李杰成(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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