【学术科研】李中国:半导体三阶非线性光学性能及超快动力学机理研究
2023年04月14日14时05分    阅读:2696
供稿单位 / 科技产业处

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李中国,博士,副教授。2015年毕业于哈尔滨工业大学物理系,2017-2018年国家公派赴美国凯斯西储大学化学系Burda教授课题组进行学术访问。2022年入选江苏省高校青蓝工程优秀青年骨干教师。主持完成国家自然科学基金青年项目1项,多次获苏州市自然科学优秀学术论文奖,是Applied Physics Letters、Optics Express等学术刊物的特邀审稿人。

李中国博士长期从事半导体材料光电性能研究。迄今为止,以第一作者(共同一作)或通讯作者在Journal of the American Chemical Society、Advanced Energy Materials、Journal of Physical Chemistry Letters、Applied Physics Letters、Optics Express等期刊发表论文23篇,引用数741,H-index:17,详见ORCID网站(https://orcid.org/0000-0002-0573-4391)。

近期主要围绕半导体三阶非线性光学性能及超快动力学机理解析展开研究。主要代表性工作如下:

一、氧化物半导体的三阶非线性光学性能研究

利用宽波段飞秒Z扫描方法,研究了本征和掺杂的氧化镓Ga2O3单晶在540-750纳米波段的三光子吸收系数和非线性折射率的波长色散特性。基于实验结果分析了氧化镓单晶的全光开关品质因子FOM。实验结果表明氧化镓Ga2O3单晶在全光开关领域具有重大的应用潜力。利用在磁控溅射过程中调节氧压力的方法,成功制备了一系列不同化学计量比的氧化锡SnOx薄膜,并利用飞秒Z扫描和飞秒泵浦探测方法,探索了化学计量比的变化对氧化锡SnOx薄膜超快非线性吸收和载流子弛豫过程的影响,揭示了氧空位缺陷对非线性吸收和载流子寿命的调制机理。相关工作发表在Appl. Phys. Lett. 2022, 120, 032101和Opt. Express 2023, 31, 6252-6261。

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图1 本征和掺杂的β-Ga2O3单晶在不同波长的190fs激光脉冲激发下的开孔Z扫描曲线

二、半导体薄膜和异质结的超快动力学研究

利用双光子激发的超快光谱测量技术,对一系列本征和Cl掺杂的CH3NH3PbX3单晶和薄膜的光生载流子动力学机理进行了实验研究,分析了Rashba效应、薄膜晶界、缺陷态等对光生载流子弛豫和扩散过程的影响,相关研究成果发表在J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 11811-11819;Adv. Opt. Mater. 2019, 7, 1901185。

利用飞秒瞬态吸收谱测量技术,对本征和Sn掺杂的碘化铜薄膜及异质结的超快载流子动力学进行了研究。发现Sn掺杂可以有效钝化碘化铜薄膜带隙内部的缺陷态,从而大幅提高载流子寿命。此外,Sn掺杂改变了碘化铜-氧化锌异质结的界面能带排布,使得界面电荷转移的速度大幅提高(<300 fs)。相关结果发表在J. Phys. Chem. Lett. 2022, 13, 9072-9078。

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图2 单光子和双光子激发下杂化钙钛矿单晶的时间分辨荧光光谱;b 双光子激发下杂化钙钛矿薄膜的飞秒瞬态吸收显微镜测量结果

(韩志达/供稿 洪学鹍/审核 南木/编辑)