低维半导体偏振光探测器研究进展

偏振光探测在遥感成像、环境监测、医疗检测和军事设备等领域都具有很好的应用价值,目前已经有一系列偏振探测和成像产品.随着信息器件进一步小型化、集成化,基于新型低维材料的偏振光探测器可以直接利用材料本征的各向异性对偏振光进行感知,在未来偏振光探测领域有很好的应用前景.很多二维/一维半导体材料,例如:黑磷, ReS2, GaTe, GeSe, GeAs 及 ZrS3 等,都具有较强的本征面内各向异性,可以用于高性能偏振光探测器.基于此类低维半导体材料设计的不同结构类型的偏振光探测器已经覆盖了紫外、可见以及红外等多个波段.本文总结了近年来相关领域的研究进展和我们课题组的一些工作.

柱形量子线中极化子的电子与LO声子之间相互作用能

采用变分法,研究了柱形量子线中在考虑电子与LO声子相互作用的情况下,极化子在基态时系统的能量以及电子 LO声子之间的相互作用能。数值计算结果表明:随着柱形量子线截面半径的减小,基态能量和电子 LO声子相互作用能的绝对值都增大。

低维半导体异质结构材料及激光器研究

高度信息化社会的快速发展对先进光电子材料及光发射器件提出越来越高的要求。纵观半导体激光器的发展历程，每一次阶跃性的技术进步都依赖于光电子材料或器件结构的突破性进展。从最初的同质结体材料到异质结材料再到具有量子限制效应的低维量子阱、量子点、量子级联材料，从早期的法布里珀罗结构到分布反馈结构、布拉格反射器结构以及微腔结构，低维异质结构材料及半导体激光器的研究与开发一直支撑着全球信息化建设的高速发展。

浅谈光与物质的相互作用

天空为什么是蓝色的？花儿为什么是红色的？高中学生提出这样的问题已绝非少数．回答类似的问题，只凭“吸收”“反射”两词来解释，并不能使某些学生感到满意，他们更想知道光与物质相互作用的内部机制，即光与物质是如何作用的．我们须首先谈谈光是什么．用微观尺度去考...

相互作用低维系统的性质

近几十年来，物质介观结构的理论和实验研究异常活跃并取得了巨大进展。特别是在半导体异质结、量子点、量子线、碳纳米管以及石墨烯等研究领域突破性的研究成果受到了科技界极为广泛的关注。这些系统具有很多奇妙的性质，由于多体效应不可忽略，这些性质只靠单粒子薛定谔方程不可能给予解释。本书试图通过细致地阐述与一些低维系统的光学响应和输运性质相关的论题来解释这些现象。本书涉及半导体科学的前沿课题，介绍最新研究成果，可以作为对已有图书的很好的补充。

半导体微结构物理效应及其应用讲座 第三讲 半导体的激子效应及其在光电子器件中的应用

人们对半导体中的电子空穴对在库仑互作用下形成的激子态及其有关的物理性质进行了深入研究.激子效应对半导体中的光吸收、发光、激射和光学非线性作用等物理过程具有重要影响,并在半导体光电子器件的研究和开发中得到了重要的应用.与半导体体材料相比,在量子化的低维电子结构中,激子的束缚能要大得多,激子效应增强,而且在较高温度或在电场作用下更稳定.这对制作利用激子效应的光电子器件非常有利.近年来量子阱、量子点等低维结构研究获得飞速的进展,已大大促进了激子效应在新型半导体光源和半导体非线性光电子器件领域的应用.

二维过渡金属硫族化合物中激子-极化激元的研究进展(特邀)

二维过渡金属硫族化合物的直接带隙、大跃迁偶极矩、强激子结合能、可范德华集成和谷极化特性,使其在激子-极化激元研究与应用中显示出巨大潜力。当激发粒子密度达到一定程度时,激子-极化激元可通过受激散射凝聚成单个宏观量子态(玻色-爱因斯坦凝聚态),它们不受粒子数反转的限制,可实现超低阈值激光。同时结合其谷极化特性,可为强耦合状态的谷电子学应用如光自旋开关和谷极化双稳态器件等提供潜在应用。分别对二维过渡金属硫族化合物中的激子-极化激元、谷极化激子-极化激元和激子-极化激元的玻色爱因斯坦凝聚的研究进展进行了系统综述,最后总结分析了未来实现二维激子-极化激元激光需解决的关键科学问题并对其发展进行了展望。

InP基应变自组装纳米材料及其光电子器件研究进展

半导体低维结构材料,如量子线(点)材料,由于其特殊的电子结构,在新一代光电子、微电子器件中有着重要的应用价值。本文对应变自组装InP基量子线(点)材料的生长制备、光学和电学特性及其在半导体激光器、红外探测器及其他光电子和微电子器件中的应用进行了综述,指出了目前需要改进的一些方面,并提出了一些相应的解决途径。

关于光电效应的几个问题

1 金属中的自由电子能否吸收光子而成为光电子 有些教材认为,在光电效应中是金属中的自由电子吸收光子后从金属表面飞出成为光电子的。笔者认为这种看法值得商榷。实际上,当光子与原子相互作用发生光电效应时,除入射光子和出射的光电子外,还必须有原子参与作用(并获得一定动量),才能使该过程在保持能量守恒的同时保持动量守恒。对此我们用反证法给以简要证明。

量子材料的弗洛凯调控

基于光-物质强相互作用的弗洛凯调控有望在超快时间尺度上驱动量子材料进入非平衡态,进而调控它们的电子结构和物理特性,实现平衡态所不具有的新奇物理效应.近年来,弗洛凯调控备受研究人员关注,理论方面已有大量丰富的预言;实验方面,拓扑绝缘体、石墨烯、黑磷等几个代表性材料的弗洛凯调控也取得了一些重要的研究进展.本文简略介绍该领域取得的理论和实验方面的重要进展,并对研究前景、实验挑战及发展方向进行展望.

(CdZnTe,ZnSeTe)/ZnTe复合量子阱中的超快速激子衰减

为了研究低维半导体结构中的激子过程,并进一步实现超快速的激子衰减,设计了一种新型的(CdZnTe,ZnSeTe)/ZnTe复合量子阱结构,并用低压金属有机化学气相沉积方法(LPMOCVD)制备出来。用泵浦 探测方法,采用反射式光路测量了该复合结构中CdZnTe/ZnTe量子阱的激子衰减,单指数衰减拟合给出690fs的下降沿时间。

基于二维层状材料的激光器

二维过渡金属硫族化合物(TMDC)具有独特的优势,可以作为增益材料实现激光发射。TMDC材料固有的强库仑相互作用和弱的介电屏蔽效应使其具有大的激子结合能,从而有助于实现室温下稳定的激子发光,其高达6~7的折射率能够提高光约束能力,原子层表面没有悬空键,当与硅基半导体器件连接时,能够避免晶格失配。这些独特性质使其成为极具潜力的增益材料,可以与硅基微腔连接构成激光器件,原子级厚度和近红外的光谱辐射能使其与集成器件互联。本文从光学微腔的分类和激光原理,以及二维材料激光器等方面总结了近几年基于TMDC材料的激光器研究进展,并指出了当前存在的问题及展望了其发展前景。

物理系学科及其带头人简介

凝聚态物理学科 凝聚态物理学科成立于2007年。本学科主要以凝聚态物质的应用基础研究为主，除从事具有重要应用前景的凝聚态理论研究之外，还从事以新型材料与器件为主要内容的实验研究，并逐渐形成了几个相对稳定并富有成果的研究方向，包括（1）低维纳米结构光电特性，（2）固态量子信息，（3）太阳能光伏电池，（4）光电子材料，（5）新型电子材料与器件等。本学科拥有一支由知名学者和高学历人才组成的年龄结构合理、科研实力雄厚的科研创新团队，在主要科研人员当中，有教授1名、博士7名。

微纳光子学中超快光谱的若干应用

在光电器件的工作单元已经小到微米甚至纳米尺寸的今天,只有充分研究和了解单一元件及其复合系统的光物理性质,才能为进一步提高器件性能提出更好的可行性方案。将研究物质激发态过程的超快光谱技术引入微纳光子学,用来研究可能成为微纳光电器件中基本功能单元的纳米光电材料的光物理特性,探索微纳尺度下光与物质的相互作用基本规律,便能为更好地理解现有微纳光电器件的工作机理提供重要的研究手段,为以后新型微纳光电器件的制备和改进提供可靠的实验依据。文章简单介绍了超快光谱的工作原理,重点介绍了超快光谱技术在半导体纳米晶和荧光碳纳米材料的光物理性质研究中的应用及其在微纳光子学中的应用前景。最后,对同时具有高时间分辨与高空间分辨能力的四维时间分辨显微光谱进行了简要介绍。