基于手性聚噻吩嵌段共聚物的圆偏振光探测器

手性有机半导体由于具有光谱可调和易于加工的优点,在小型化和集成化的圆偏振光检测中具有广泛的应用前景。本文通过控制手性异腈(PPI)的加入合成了聚(3-己基噻吩-嵌段-聚(苯基异氰))(P3HT80和P3HT80-PPI(L)30)。实验结果证明了两种半导体聚合物被成功合成。测试了两种半导体聚合物的光学特性,发现嵌段聚合物P3HT80-PPI(L)30具有手性光学活性。制备了基于有机场效应晶体管的圆偏振光探测器,研究器件对于450 nm的圆偏振光旋向的区分性能。实验结果表明,手性异腈(PPI)的加入虽然降低了P3HT80的电学性能,但引入了手性光学活性,使基于P3HT80-PPI(L)30制备的器件能够区分圆偏振光的旋向,并且在450 nm的光电流不对称因子gres达到了0.083。

手性有机光电功能材料及其圆偏振光发射与探测

手性有机半导体由于其新颖的性质引起了有机光电领域极大的研究兴趣.将手性引入有机半导体材料不仅可以调控聚集态结构影响载流子输运进而影响光电器件的性能,而且催生了圆偏振光直接发射与探测材料与器件的产生与发展.手性材料与圆偏振光之间的相互作用使得其在3D显示、量子通讯、信息存储与处理等领域展示出广泛的应用前景.本综述总结近年来手性有机光电材料及器件的研究进展,主要围绕手性对有机半导体材料性质与器件性能的影响展开,聚焦于手性有机半导体的圆偏振光直接发射与探测等研究,旨在进一步为手性有机光电子领域的发展提供系统的认识.

GaAs中电子自旋极化的浓度依赖研究

采用时间分辨圆偏振光抽运-探测光谱,研究本征GaAs中导带底附近电子初始自旋极化和自旋弛豫动力学。发现电子初始自旋极化度小于通常认为的0.5,并随光注入载流子浓度的增大而减小。假设右旋圆偏振光激发到导带的自旋取向,向上与向下电子浓度之比为1:3,理论计算的电子初始自旋极化度随载流子浓度变化关系与实验结果很好的符合。计算结果同时表明,带隙重整化效应对电子初始自旋极化度有较大影响,但电子初始自旋极化度小于0.5的现象并非起源于带隙重整化效应。

GaAs高过超能量态电子自旋相干动力学研究

研究了9.6K低温下、本征GaAs高过超能量态电子自旋相干动力学的浓度依赖,发现当光子能量为1.57eV,载流子浓度增大至2.65×1017cm-3时电子自旋相干量子拍的相位翻转180°。理论计算表明量子拍的相位翻转为区分轻、重空穴系统提供了重要依据,当载流子浓度大于2.6×1017cm-3时,量子拍的振幅主要起源于重空穴价带-导带跃迁,当载流子浓度小于2.6×1017cm-1时,量子拍的振幅主要起源于轻空穴价带-导带跃迁。因而,分别在轻空穴价带-导带系统和重空穴价带-导带系统实验测量电子自旋相干动力学成为可能,实验数据表明在轻空穴价带-导带系统测得的电子自旋相干弛豫时间明显大于在重空穴价带-导带系统测得的电子自旋相干弛豫时间。

自旋极化度对GaAs量子阱中吸收饱和效应与载流子复合动力学的影响研究

本文研究了(001)Ga As量子阱薄膜中重空穴激子近共振抽运-探测的载流子自旋弛豫动力学,发现载流子的自旋极化对传统的线偏振光吸收饱和效应和载流子复合动力学都有影响.进一步的抽运流依赖的自旋弛豫和复合动力学研究表明,自旋极化对线偏振光的吸收饱和效应的影响随抽运流降低而变弱.在低激发流时,自旋极化对线偏振吸收饱和效应的影响才可忽略.然而,又显现出自旋极化对复合动力学的影响.分析表明复合动力学的自旋极化依赖性起源于重空穴激子形成浓度的自旋极化依赖性.复合动力学的自旋极化依赖性表明自旋弛豫时间计算中所涉及的复合时间应该使用自旋极化载流子的复合时间.基于二维质量作用定律的激子浓度计算表明,库仑屏蔽效应对激子形成的影响在较低激发载流子浓度下可以忽略.

本征GaAs中电子自旋极化的能量演化研究

采用时间分辨圆偏振光抽运-探测光谱,研究9.6 K温度下本征GaAs中电子自旋相干弛豫动力学,发现反映电子自旋相干的吸收量子拍的振幅随光子能量的增加呈非单调性变化.考虑自旋极化依赖的带填充效应和带隙重整化效应,发展了圆偏振光抽运-探测光谱的理论模型.该模型表明量子拍的振幅依赖于所探测能级的电子初始自旋极化度,自旋探测灵敏度以及带填充因子,三者的乘积导致了量子拍振幅的非单调变化,与实验结果一致.给出了能级分裂的二能级系统中电子自旋极化度定义.发现在高能级上可以获得100%的初始电子自旋极化度.

本征GaAs中电子自旋极化对电子复合动力学的影响研究

采用时间分辨圆偏振光和线偏振光抽运-探测光谱,研究了9.6 K温度下本征GaAs中自旋极化电子与非极化电子的复合动力学及其随光子能量演化.发现自旋极化对电子复合动力学具有显著影响.仅在导带底附近测量时,两种方法测试到的复合寿命一致,而在高过超能量电子态测量时,两种方法测试到的复合寿命不一致.指出时间分辨法拉第光谱中,用于反演求解电子自旋相干寿命的电子复合寿命应该使用圆偏振光抽运-探测获得的复合寿命,而不是线偏振光抽运-探测获得的寿命.理论计算与实验结果吻合较好.