量子點(diǎn)和表面等離激元相互作用可以形成束縛態(tài)，此時(shí)，處于激發(fā)態(tài)的量子點(diǎn)不會(huì)完全衰減到基態(tài)，而是演化到此束縛態(tài)上。最近，吉首大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院的黃勇剛教授與王小云教授合作指導(dǎo)碩士研究生文莎莎，提出了一套系統(tǒng)的數(shù)值研究方法，能快速確定束縛態(tài)的形成條件以及獲得量子點(diǎn)的非馬爾科夫自發(fā)輻射動(dòng)力學(xué)。相關(guān)文章發(fā)表于Optics Express 28(5)：6469-6489(2020)。

具體的，確定系統(tǒng)是否存在束縛態(tài)只需計(jì)算微納結(jié)構(gòu)中量子點(diǎn)處的0頻光子散射格林函數(shù)（見公式25）。當(dāng)系統(tǒng)存在束縛態(tài)時(shí)，我們提供了一種無需束縛態(tài)本征頻率即可快速求解穩(wěn)態(tài)時(shí)量子點(diǎn)處于激發(fā)態(tài)的幾率（見公式24）。此外，我們推廣了課題組之前所發(fā)展的快速準(zhǔn)確計(jì)算能級(jí)移動(dòng)的方法（Physical Review A 99(5), 053844 (2019)），發(fā)現(xiàn)了負(fù)頻率時(shí)的能級(jí)移動(dòng)與正頻時(shí)能級(jí)移動(dòng)的非共振項(xiàng)之間的相等關(guān)系（見公式20），相比于通用的方法（見公式13），該方法計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，收斂快（見圖2和圖7）。利用該結(jié)果，我們可快速準(zhǔn)確獲得束縛態(tài)的本征頻率（公式21的零點(diǎn)）。利用所得的能級(jí)移動(dòng)和束縛態(tài)共振頻率，我們發(fā)現(xiàn)格林函數(shù)預(yù)解算子方法能快速準(zhǔn)確求解系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)，且系統(tǒng)的非馬爾科夫動(dòng)力學(xué)可通過公式26解釋為非共振干涉。

該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（11564013, 11964010, 11564012, 11464014, 11464013）和湖南省研究生創(chuàng)新基金(CX2018B706, CX20190876)的支持。

[1] Sha-Sha Wen, Yong-Gang Huang*, Xiao-Yun Wang*, Jie Liu, Yun Li, Xiu-E Quan, Hong Yang, Jin-Zhang Peng, Ke Deng, and He-Ping Zhao, Opt.Express 28(5)(2020).

https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-28-5-6469&origin=search#figanchor2

 

圖1：納米球附近量子點(diǎn)的自發(fā)輻射率和能級(jí)移動(dòng)

圖2：最小本征頻率和激發(fā)態(tài)的振幅隨躍遷偶極矩的變化

圖3：激發(fā)態(tài)幾率特性與演化譜

圖4：納米柱的自發(fā)輻射率和能級(jí)移動(dòng)。左邊一列是高20納米，右邊一列高50納米，半徑都為4納米。圖c和d展示了我們方法（公式20）的快速收斂特征

圖5：高為20納米和50納米，半徑為4納米的納米腔中量子點(diǎn)的激發(fā)態(tài)幾率特性