文档介绍：第 25卷第 1期
2012年 2月

四川理工学院学报(自然科学版)
JuralofSihuanUnieriyofScince& Engieerng NatrlScinceEdiin)

Vol25 No1
Feb2012
文章编号:1673549(2012)010015
表面等离激元调控自发辐射研究进展
叶松1,刘春海2,3王向贤1,余建立1,张志友4,杜惊雷4
(,合肥 238000;,四川自贡 643000;
,四川自贡 643000;,成都 610064)
摘要:表面等离激元可以有效地调控自发辐射体的内量子效率和外量子效率,为发展高效新能源
提供了可行的方案。特别是近年来,国内外研究人员将该技术应用到固体发光器件中,取得了许多有价
值的研究成果。基于这些研究成果,文章介绍了表面等离激元调控固体发光器件自发辐射的原理和实
验进展。
关键词:表面等离激元;自发辐射;固体发光器件
中图分类号:
引言
约 100年前,爱因斯坦提出自发辐射的概念,并认
为自发辐射是不可调控的随机过程。直到 1946年,人
文献标识码:A
1 表面等离激元调控自发辐射的原理
理论上,发射体的自发辐射可以用受环境影响的电
偶极子的电磁场辐射描述,其平均衰减速率为:
[1]
Hult等小组用微腔结构实现对 Rydber 原子自发辐射

Γ(ω) = p ρ r;ω)
3εo

(1)
的调控[23]。随后,研究人员提出用光子晶体和介质微
球对可见光波段的自发辐射进行调控[47]。这些方案本
公式中 p=k表示电偶极子的动量,而电磁态密
度ρ r;ω)与格林函数 G(r;r;ω)的迹有关:
质上都是用微腔结构来调控自发辐射。除了微腔结构,
表面等离激元调控自发辐射技术是典型的无腔调控自

ρ r;ω) =
2I {TrG(r;r;ω)}
πc

(2)
发辐射技术[8]。表面等离激元是局域在金属微纳米结
构表面的电磁场,具有极大的近场电场强度[9]。这是表
面等离激元能够调控自发辐射的前提。
表面等离激元调控自发辐射技术有着广泛的应用
前景,研究人员已经将该技术应用到增强量子点的荧光
效率、抑制量子点的闪烁、提高光谱分析的检测极限和
局域电磁场态密度可以通过测量远场电场强度
[10]
2
Ε(r = 2G(rr;ω)p (3)
εoc
将远场对自发辐射光子的探测视为电偶极子 P2 接
收电偶极子 P1 的辐射,则可以得到近场的电场强度与
局域电磁场态密度的关系:
实现单分子研究等领域。特别是近年来,提高新一代固
体发光器件效率的迫切需要加速推动了该领域的相关

Ε(r) =
2
2G(r;rω)p
ec

(4)
研究,取得了丰硕的成果。基于这些研究成果,本文将
介绍表面等离激元调控自发辐射的机理及其在提高固
体发光器件结构的发光效率方面的实验进展。
综合(1)式和(4)式,改变电偶极子处的电场强度
分布会导致局域电磁场态密度的变化,使衰减速率得