摘要：石墨烯作为一种由单层碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状二维晶体材料,拥有许多优异的力学和电学性能,在传感领域具有很大的应用潜力.在室温下超高的电子迁移率以及超大的比表面积这两个突出的特点,使石墨烯有希望成为一种具有超高灵敏度的气体传感器材料.作为一种典型的二维材料,石墨烯结构中的每个原子都可以被认为是表面原子,因此理想情况下每个原子都可以和气体发生相互作用,这使得基于石墨烯材料的气体传感器具有超高的传感响应以及超低检测限(甚至可以检测到1个分子).为了进一步提升传感性能,目前的研究主要从两个方面对石墨烯基气体传感器进行优化:(1)设计不同工作原理的气体传感器,满足不同的应用领域;(2)设计不同敏感材料的气体传感器,对石墨烯表面进行改性或与其他材料(金属、金属氧化物和有机聚合物)进行复合,使结构具有一定的特异性,提升气体传感器的气体选择性.本文将从上述两个方面综述气体传感器的主要研究成果和最新研究进展,并对未来一段时间内气体传感器的可能研究方向和重点研究内容等进行展望.

摘要：铅盐量子点的最低量子态的多重简并和胶体量子点与谐振腔耦合难度大,阻碍了近红外胶体量子点激光器的发展.本文利用基于Ag_(2)Se量子点的自组装激光器解决了上述问题.利用最低量子态二重简并的Ag_(2)Se量子点代替铅盐量子点来实现低阈值的近红外光增益.使用有限元法深入分析了咖啡环微腔的模场分布和振荡机制,结果表明光场在横截面内沿之字形路径传播振荡,量子点与腔模式实现了强耦合.分析了腔长与自由光谱范围和激光发射波长的关系,基于此关系以及Ag_(2)Se量子点的增益谱特性设计了单模近红外激光器,分析了该激光器的激光特性.以仿真结果为指导,实验制备了阈值低至158μJ/cm^(2),线宽为0.3 nm的单模近红外激光器.通过增加激光器腔长,使发射波长从1300 nm增至1323 nm.此外,由于Ag_(2)Se量子点的毒性几乎可以忽略,所以本文推进了环境友好的近红外激光器向实用型激光器发展.

摘要：铅盐量子点最低量子态的多重简并及其生物毒性,严重阻碍了近红外胶体量子点相干光源的发展。该文凝练团队创新科研成果,设计了环境友好的近红外量子点激光器综合性教学实验。该实验要求学生根据行业难题自主设计并搭建实验平台,深入研究环境友好的Ag_(2)Se量子点的光增益特性,并以此为基础研制低阈值的单模近红外量子点激光器,具有前沿性、创新性和挑战性。实验内容与光电类专业课程关联程度高,有助于培养学生灵活运用所学知识分析、解决问题的能力。通过文献调研、方案设计、光增益特性分析和激光器研制这一完整的研发过程,可显著提高学生的科研素养和实践创新能力,为他们参与科研攻关和产品研发奠定基础。