近日，我院郭鹏飞课题组在纳米光子学研究领域取得系列重要研究进展，研究成果以“On-Wire Halide Perovskite-Heterostructure-Based Photodetectors for Encrypted Communication”及“Ultrafast Nanoimaging of Carrier Funneling in Composition-Graded Semiconductor Nanowires”为题，分别发表在国际顶级学术期刊 Nano Letters（IF：9.9）及ACS Nano（IF：16.1）。我院郭鹏飞副研究员，沈霞博士，美国加州大学伯克利分校Costas P. Grigoropoulos教授及美国普度大学Jingang Li博士为论文通讯作者。研究工作获得国家自然科学基金资助。
图一 论文页面截图
图二 ACS Nano论文页面截图
一、基于钙钛矿异质结构的光学成像及加密通信研究
近年来，基于人工微结构设计的纳米光子学研究成为研究的热点话题。高性能的光电探测器在广泛应用的同时也对光电器件提出了更高的需求，例如小型化，可集成化及多功能化。在微纳尺度上通过合理的结构设计及组分调制技术不仅极大程度提高了载流子迁移率，并且对器件的吸收及发射特性进行调控，为新一代高性能集成光电器件的发展奠定了基础。论文基于钙钛矿异质结构纳米线的高性能光电探测器开展深入研究，并应用于光学成像及光加密通信领域，研究结果如图三所示，为基于高性能光电探测器的高分辨率空间图像“LIVE”与双通道光加密通信应用研究。该研究工作为研究钙钛矿异质结构中载流子的传输特性提供了材料平台，在新一代高性能集成光子器件中具有潜在的应用价值。同时，以激光作为光信号和数据信息媒介，大幅提升信息的保密性和安全性，对推动光子通信及信息全光处理等领域的发展具有重要意义。
图三.钙钛矿异质结纳米线的光学成像及加密通信
全文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.5c03661
二、组分梯度递变半导体纳米线中载流子输运的超快纳米成像研究
图四. 实验机理示意图
图五. 组分递变CdS1-xSex纳米线中的载流子密度
低维半导体带隙工程的最新研究进展促使微型光电子器件中的高效载流子输运成为可能。如图四所示，研究人员利用泵浦-探测近场光学系统对组分梯度递变CdS1-xSex纳米线中的载流子输运和复合进行超快纳米成像，获得时间分辨的s-SNOM微区图像序列。随着泵浦光探测延迟时间的增加，s-SNOM图像中纳米线沿着轴向方向出现强度梯度特征，如图五所示，由于从CdS侧到CdSe侧的单向电场诱导作用，观察到载流子密度在CdS侧衰减较快，载流子的空间分布向CdSe侧倾斜。研究结果提供了直接可视化的载流子传输动力学研究，为研究非均匀半导体纳米结构中复杂的载流子相互作用提供有效载体，并为优化下一代光电器件奠定重要基础。
全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c18505
