近年来, 利用金属纳米结构表面等离激元共振提高半导体材料的发光效率取得了重要进展, 但是相关结构体系面临着加工技术复杂、重复性差等缺点。本文报道了一种新型超薄、大面积、共振可调的平面双层纳米媒质用于增强量子点发光, 其结构由深亚波长厚度、高吸收率特性的氧化铜(CuO)薄膜和金(Au)薄膜构成。实验结果显示, 通过改变CuO薄膜厚度可以灵活调节CuO/Au双层堆栈结构的反射光谱, 以其为基底旋涂CsPbBr3钙钛矿量子点后与裸石英旋涂CsPbBr3量子点参考样品相比实现了最大7倍的荧光发光增强。理论分析表明, 荧光增强效应与强光学非对称法布里-珀罗薄膜干涉引起的高效光吸收和局域场增强导致的自发辐射速率加快相关。

采用Pekar变分法研究了双参量非对称高斯势二能级体系中电子态的概率密度、跃迁频率及体纵光学声子自发辐射率,并讨论了其单参量抛物势近似。数值结果表明:选用双参量非对称高斯势描写量子点中电子的受限效应能够更恰当地反映电子态的波动性、电子运动的统计规律性及声子自发辐射率的量子化特性,而其单参量抛物势近似给出的结果较为简单和粗糙。材料的色散及电声耦合对二能级体系中电子态的概率分布、量子跃迁频率和体纵光学声子自发辐射率的影响不能忽略。

基于时间相关单光子计数技术，研究了金纳米颗粒对CdSe/ZnS量子点荧光自发辐射的影响。制备了与金纳米颗粒有效耦合的量子点样品，测量了高浓度量子点样品的荧光寿命，发现金纳米颗粒能够显著降低量子点的荧光寿命。研究了单量子点的荧光特性，发现单量子点与金纳米颗粒耦合时，荧光寿命降低到无金纳米颗粒时的1%左右。通过数值计算，研究了量子点偏振方向，量子点与金纳米颗粒间的距离，以及金纳米颗粒直径等参数对量子点荧光自发辐射速率的影响。

研究了一个囚禁于对称双势阱中的二能级原子与单模腔场的相互作用。 通过求解薛定谔方程,给出了整个系统波函数解析解和原子能级粒子数反转的解析表达式。 分析了当腔场初始态分别为粒子数态、相干态以及热态时原子粒子数反转随时间的演化情况, 并考虑了原子质心运动对粒子数反转的影响。结果表明通过选择合适的腔场初始态、势阱位 置及相关因素,可以有效地控制原子的自发辐射率。

本文通过比较细菌叶绿素a(BChl a)吸附于Au纳米颗粒表面前后吸收光谱、荧光光谱、绝对量子产率和荧光寿命的变化,研究金纳米颗粒表面对吸附态细菌叶绿素a(BChl a)自发荧光辐射过程的影响.结果表明,BChl a吸附到Au纳米颗粒表面后,单体和二聚体BChl a吸收峰位均红移约3 nm;BChl a单体发射的荧光峰位置从784 nm红移到791 nm,BChl a二聚体发射的荧光峰位置从684 nm红移到689 nm,二者荧光均发生淬灭;荧光量子效率降低;荧光寿命在误差范围内保持不变.原因可能来自两个方面:(1)BChl a吸附到Au导电表面后使得与自发辐射跃迁速率相关的光子能态密度变小,从而使BChl a自发辐射速率降低;(2)BChl a与纳米Au颗粒表面间的无辐射能量转移导致吸附态BChl a非辐射速率增大.

以Span 80 为模板，采用水热法合成了不同尺寸(4.7~115.5 nm)的β-NaGdF4∶1%Tb3+,1%Er3+ 纳米晶(NCs)。在Rayleigh限(粒子尺寸小于跃迁波长)下，研究了纳米晶尺寸对局域态密度(Local density of states，LDOS)的影响以及镶嵌在β-NaGdF4纳米球中的Tb3+- Er3+的辐射和无辐射特性，进一步揭示下转换过程的物理机制。基于Tb3+- Er3+ 处在 β-NaGdF4纳米球中的模型，用Green函数方法计算了Tb3+- Er3+ 发射体的自发发射速率。在介电纳米球内，Tb3+- Er3+发射体的LDOS没有显著的变化。在小尺寸(Rλ)介电纳米球外，按照Chew的理论，发现LDOS有一个类-Gauss分布。如果R>35 nm(在本实验条件下)，介电纳米球外则只能观测到LDOS 的下降边，LDOS与局域场强的平方E2成正比，因而LDOS的类高斯分布出现的原因应归于小尺寸发射体与局域场相互作用的增强。通过计算纳米晶尺寸与体材料自发辐射速率的比值可直接确定纳米材料中的填充因子。