泵浦光激发下金刚石纳米柱内部光场的研究

金刚石纳米柱是实现色心单光子源增强的有效结构,而纳米柱结构尺寸决定泵浦光对色心的激发强度.本文为提高其激发效率,采用时域有限差分法(Finite Difference Time Domain, FDTD)研究金刚石纳米柱的光学性质.通过仿真分析了纳米柱直径和高度对内部电场强度的影响.结果表明,在泵浦光波长为532 nm时,纳米柱内部中轴线上场强受尺寸变化影响较大,当直径不变、改变高度时,场强最大值随高度周期性变化,周期约为150 nm;当高度不变、改变直径时,场强最大值也随直径周期性变化,周期约为150 nm.通过研究不同波长的泵浦光对金刚石纳米柱内部中轴线上电场分布的影响发现,不同波长的泵浦光对纳米柱内部中轴线上最强场强对应的纳米柱尺寸有较大影响,但对于纳米柱最大场强随纳米柱尺寸变化的趋势几乎没有影响.本文通过研究上述内容,较为全面地掌握了纳米柱尺寸及泵浦光对纳米柱内部电场强度的影响规律,找到了纳米柱内部中轴线上最强场强位置,确定了激发色心的效率最高值所在位置,为金刚石纳米柱单光子源的制备提供理论指导.     

Er掺杂金刚石缺陷的第一性原理研究

本文以第一性原理计算为基础,研究了Er掺杂后金刚石的电子结构、能级跃迁及N、B原子共掺杂对金刚石Er相关缺陷的影响。首先对Er掺杂后金刚石的形成能与结合能进行计算,结果表明掺杂后的稳定结构为Er原子周围存在1个空位的结构,稳定价态为+3价。然后预测零点跃迁能(ZPL)是0.807 eV,对应激发的光子波长为1 536.289 nm。最后对N、B原子共掺杂计算,结果表明N、B原子的掺入可以使形成能降低,增加结构稳定性。Er掺杂金刚石使其在近红外光谱发光,为Er金刚石色心的应用提供了理论依据。