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双结砷化镓光电二极管中功率与光谱依赖的光子循环效应
摘要： 光子循环效应可提升半导体材料的辐射效率，在高性能光电器件设计中具有重要作用。传统研究多聚焦于光子循环对光电二极管电压的影响。本文系统分析了微米级砷化镓（GaAs）双结光电二极管的响应特性：该器件中两个子电池的电流匹配条件由光子耦合决定。通过研究器件内的光动力学过程，我们揭示了材料的内量子效率；并利用器件内部光子分布规律发现，其光电流与光谱响应高度依赖于光照强度。理论分析表明，该器件在近红外和蓝紫光照射下分别呈现线性和超线性功率依赖特性。由于强光照条件下光子循环效应显著增强，这种存在严重电流失配的GaAs双结器件仍能实现宽带光响应（400-800nm波长范围外量子效率接近50%）。对该器件中光子过程的深入理解，将为高性能光电探测器与太阳能电池的设计提供新思路。
关键词： 光伏技术、光电探测器、砷化镓、光子回收、多结
更新于2025-09-23 15:23:52
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硅衬底上GaAs微结构的强太赫兹辐射发射
摘要： 据报道，硅衬底上受光照的砷化镓微结构能产生极强的太赫兹辐射。该样品的太赫兹辐射峰峰值振幅是半绝缘砷化镓晶圆的9倍，其光谱宽度也大于半绝缘砷化镓晶圆——特别是在高频段具有更强的光谱振幅。这种硅衬底砷化镓微结构有望成为各类太赫兹应用中所需的实用高效太赫兹源。
更新于2025-09-23 15:23:52
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单层WSe2中二次谐波产生的量子干涉
摘要： 通过二次谐波产生18,19探测到的量子干涉现象，在无腔单层二硒化钨中显现，使倍频激光光谱发生分裂。该分裂呈现光谱反交叉行为，并与强驱动系统经历的拉比振荡次数相关。二次谐波产生的幂律指数显著偏离标准值2，表现出类法诺波长依赖性，且该特性在室温下依然保持。这项工作为固态量子非线性光学中的光混频、无反转增益及量子信息处理开辟了新途径。
更新于2025-09-23 15:22:29
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时间与能量分辨光发射电子显微镜揭示单层WS?中的超快电子冷却与衰减
摘要： 要理解二维过渡金属硫化物（TMDs）在光电器件中的应用，必须全面掌握其超快电子动力学特性。本研究通过时间与能量分辨的光发射电子显微镜（PEEM），探究了支撑态与悬浮态单层WS?中的超快电子冷却与衰减动力学过程。我们清晰地解析出导带Q谷电子在0.3皮秒时间尺度上的能量-时间分辨冷却行为。电子衰减主要通过缺陷俘获过程实现，该过程时间尺度为数皮秒。研究发现，在超高真空条件下激光照射可产生并增加陷阱态，且局部光场强度越高，陷阱态增长越快。这种增强的缺陷俘获效应会显著改变载流子动力学特性，在二维材料的光发射实验中需予以重视。
关键词： 过渡金属二硫化物、缺陷捕获、超快动力学、能量分辨、电子冷却、光发射电子显微镜
更新于2025-09-23 15:21:01
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一种基于光纤的高耦合效率可调谐微腔的简单方法
摘要： 我们报道了一种实现高Q/V值且具有高腔-纤耦合效率的基于光纤的法布里-珀罗微腔的简易技术。所展示的开放式微腔由单模光纤尖端的平面镜和凹面镜组成。通过结合氢氟酸化学湿法刻蚀与二氧化碳激光回流工艺，我们获得了直径为4.7微米（由光纤纤芯尺寸决定）的光纤尖端原子级光滑凹面。该球形轮廓的凹面与光纤纤芯自动对准，基于数值模拟结果，采用最优光纤尖端镜面曲率半径实现了高腔-纤功率耦合效率（超过90%）。经分布式布拉格反射镜镀膜后，我们实现了品质因数Q超过1000、模式体积V为13.6立方微米的可调谐波长开放式微腔，并从该微腔中观测到了激光发射。
更新于2025-09-23 00:04:04
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负载AlPcS的高双光子效率金纳米双锥体用于体内光动力治疗
摘要： 近年来，双光子激活光动力疗法（TP-PDT）领域取得显著进展。然而传统基于光敏剂（PS）的TP-PDT因双光子吸收截面较低，在临床应用中仍面临重大挑战。本研究提出：通过金纳米双锥体（GBPs）的双光子激发共振能量转移，可高效激活现有光敏剂磺化铝酞菁（AlPcS）的治疗活性，进而产生活性氧以杀灭癌细胞。GBPs具有大双光子吸收截面、优异光稳定性和生物相容性，可作为生物医学应用中的高效双光子光捕获材料。通过对比广泛研究的金纳米球（GNS）和纳米棒（GNR），我们评估了负载AlPcS的GBPs作为TP-PDT试剂在诊疗应用中的体内外效能。虽然这些金纳米结构均能通过等离子体共振能量转移增强光敏剂的双光子激发荧光并提升单线态氧生成能力，但GBP-AlPcS展现出最高的光动力治疗双光子效率。值得注意的是，体内实验明确显示：在原位A549人肺肿瘤异种移植模型中，GBP-AlPcS能有效抑制肿瘤生长且副作用极小。该体系显著提升了传统光动力疗法的治疗深度与精准度。
更新于2025-09-24 06:22:07
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单手性富集单壁碳纳米管的持续光动力效应
摘要： 半导体单壁碳纳米管（s-SWNTs）因其对应S11和S22跃迁的近红外（NIR）吸收特性，能够实现荧光发射以及光热与光动力作用。本研究证明手性s-SWNTs中的(6,4)-SWNTs可持续产生三种主要活性氧物种：单线态氧（1O2）、超氧阴离子（O2?–）和羟基自由基（?OH）。其生成?OH的效率显著高于其他两种测试手性s-SWNTs及临床NIR染料。(6,4)-SWNTs这种持续且较高的光动力效应源于其卓越的光稳定性及三重激发态相对高效的生成能力。在生理条件下稳定(6,4)-SWNTs胶体时，发现由两亲性α-螺旋串联重复序列构成的血清蛋白有助于分散。该蛋白包覆的(6,4)-SWNTs能通过持续光动力作用有效消融癌细胞并分解β-淀粉样肽聚集体。
关键词： 单壁碳纳米管、光动力效应、癌症治疗、活性氧物种、光稳定性、β-淀粉样肽
更新于2025-09-19 17:13:59
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激光烧蚀法合成胶体石墨烯量子点光致发光调控研究
摘要： 我们报道了通过氧化还原石墨烯（rGO）溶液激光烧蚀合成的胶体石墨烯量子点（GQDs）的光致发光研究。采用800 nm钛宝石飞秒激光器，通过改变激光功率和烧蚀时间等合成参数进行rGO溶液烧蚀。实验发现，当激光功率从1瓦特增至1.7瓦特、烧蚀时间从20分钟延长至60分钟时，GQDs的光致发光（PL）曲线峰位会发生改变。在激光功率变化实验中，PL数据显示：当采用280 nm激光激发时，PL曲线峰位从369.09 nm偏移至371.02 nm；采用290 nm激光激发时，PL曲线峰位轻微变化，从388.17 nm变为393.8 nm。烧蚀时间变化实验同样观察到光致发光峰位的改变：采用280 nm激光激发的GQDs样品，其PL曲线峰位从376.81 nm微调至373.59 nm；采用290 nm激光激发时，PL曲线峰位从391.55 nm变为392.11 nm。激光功率或烧蚀时间变化导致的PL峰位改变表明，这两个参数会影响GQDs的尺寸、形貌或边缘类型。
关键词： 激光烧蚀、钛宝石飞秒激光、石墨烯量子点、光致发光、还原氧化石墨烯
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于激光脉冲诱导等离子体的三次谐波产生方法研究各种材料粒子
摘要： 等离子体产生的三次谐波（THG）可作为探测辐射用于表征等离子体组分。本研究利用800纳米、40飞秒的探测脉冲，通过脉冲激光烧蚀块状靶材（碳、铬、铟、镍、银、硫化镉和硫化锌）产生多种等离子体，研究了其中生成粒子的时空分布特征。分析了THG信号对探测脉冲强度及探测光束与靶材间距的依赖关系，观察到靶材与探测脉冲位置间距对THG信号受喷射粒子质量影响的规律。THG的时间演化特性取决于6纳秒加热脉冲与40飞秒驱动脉冲之间的延迟时间。等离子体组分中三次谐波强度随原子量M的变化与延迟时间(td)的关系符合动力学模型td∝M^0.5。金属靶材的THG信号主要源自等离子体中的原子和离子组分，而烧蚀半导体材料时该过程则由团簇和较重粒子主导。
关键词： 等离子体、激光烧蚀、粒子表征、三次谐波产生
更新于2025-09-12 10:27:22
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门宽尺寸对基于寿命的F?rster共振能量转移参数估计的影响评估
摘要： 福斯特共振能量转移（FRET）通过荧光光学成像技术实现纳米尺度相互作用的观测。在该技术中，荧光寿命成像可用于量化供体分子荧光寿命的变化——这些变化与受体和供体分子的邻近程度相关。从荧光寿命成像推导的FRET参数中，基于模型拟合可估算与受体（邻近）相互作用的供体百分比。然而，寿命参数的估算可能受成像系统时间特性等采集参数影响。本研究重点探究近红外光谱窗口下不同门宽对FRET参数估算精度的影响，通过计算机模拟、体外及活体实验测试了300-1000皮秒间隔100皮秒的门宽设置。所有案例均实现了FRET参数的精确获取，并将成像采集时间缩短至原来的三分之一。结果表明：即使对于近红外FRET配对等短寿命情况，将门宽增至1000皮秒仍能保证FRET相互作用定量分析的准确性。
关键词： 荧光寿命、福斯特共振能量转移（FRET）、门控ICCD、近红外（NIR）染料、时间分辨成像、门宽、活体成像
更新于2025-09-10 09:29:36