InAs/GaAs自组织生长量子点结构中浸润层光致发光研究

当激发光能量小于GaAs势垒带边能量时，在InAs量子点结构中，清楚地观察到与InAs浸润层有关的发光峰．研究表明，此发光峰主要来源于浸润层中局域态激子发光，局域化能量为12meV，发光具有二维特性．在相同的生长条件下，此发光峰位置与InAs层的厚度基本无关．这些结果有助于进一步深入研究浸润层的形貌和光学性质．

自组织生长的量子点结构及其光学特性

自组织生长的量子点结构及其光学特性汪兆平韩和相李国华（半导体超晶格国家重点实验室，中国科学院半导体研究所北京１０００８３）ＱｕａｎｔｕｍＤｏｔｓＧｒｏｗｎｂｙａＳｅｌｆ┐ＯｒｇａｎｉｚｅｄＭｅｔｈｏｄａｎｄＴｈｅｉｒＯｐｔｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ...

量子点结构和量子点激光器

简述了量子点结构和量子点激光器的目前发展情况，例举了量子点激光器的典型应用。阐述了对晶格失配系统，外延生长量子点的最佳方法是应用Ｓ－Ｋ机理的自组织生长。

GaN/AlN量子点结构中的应变分布和压电效应

从Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体压电极化对应变的依赖关系出发,采用有限元方法计算了GaN/AlN量子点结构中的应变分布,研究了其自发极化、压电极化以及极化电荷密度.结果表明,应变导致的压电极化和Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体所特有的自发极化将导致电荷分布的变化,使电子聚集在量子点顶部,空穴聚集在量子点下面的湿润层中,在量子点结构中产生显著的极化电场,并讨论了电场的存在对能带带边的形状以及能级分布的影响.

有限元法计算GaN/AlN量子点结构中的电子结构

根据有效质量理论单带模型,采用有限元方法(FEM)计算了GaN/AlN量子点结构中的电子结构,分析了应变和极化对电子结构的影响,计算了不同尺寸的量子点的能级,分析了量子点的大小对电子能级的影响.结果表明,形变势和压电势提升了电子能级,而且使简并能级分裂.随着量子点尺寸的增大,量子限制能减小,而压电势能起到更显著的作用,使电子的能级降低,吸收峰发生红移.

核壳结构CdSe/ZnS量子点量子阱中1se1sh激子光跃迁的受激光子回波研究

在建模和理论分析的基础上,对三脉冲飞秒激光作用下核壳结构CdSe/ZnS量子点量子阱中1se1sh激子光跃迁引起的受激光子回波效应进行了深入研究.运用有效质量近似方法求解了载流子的静态薛定谔方程,得到能量本征值和对应波函数.基于光学Bloch方程,分析了受激光子回波的参量相关性.结果显示受激光子回波信号可以通过量子点量子阱结构和尺寸的改变进行有效调节.同时,在量子尺寸限制理论的基础上讨论了结构和尺寸的变化对受激光子回波信号的具体影响.

CdSe/CdZnS核壳结构量子点的制备及对大肠杆菌O157的生物标记

目的制备CdSe/CdZnS核壳结构量子点并将其作为荧光探针对大肠杆菌O157进行生物标记,为建立病原微生物的量子点标记快速检测新技术提供科学依据。方法利用高温有机合成方法制备CdSe/CdZnS核壳结构量子点,采用透射电镜、荧光光谱、吸收光谱进行表征。以巯基乙酸为稳定剂将量子点转移到水相并对大肠杆菌O157进行标记,利用荧光显微镜进行表征。结果制备的CdSe/CdZnS核壳结构量子点尺寸均匀,分散性良好,粒径为5~6 nm,发光峰半峰宽为23 nm。标记量子点上的细菌在365 nm激发下发出明显红光,且形态清晰,边界分明。当菌体浓度低于3.6×106cfu/ml时对量子点荧光强度具有增效作用,随着细菌浓度增大量子点荧光强度增强。结论制备的CdSe/CdZnS核壳结构量子点可用于大肠杆菌O157的快速检测。

Ⅱ-Ⅵ族核壳结构量子点的制备及其在生物方面的应用

Ⅱ-Ⅵ族量子点由于具有强量子限域效应,表现出独特的光学特性,相对于传统荧光染料,它具有激发光谱宽且连续分布;发射光谱窄,对称性、单色性好,空间位阻小;荧光强度高;颜色多样且容易调控等优点,从而在生物领域有着诱人的应用前景。以CdSe量子点为例阐述了Ⅱ-Ⅵ族量子点的制备方法和光学特性,对量子点的表面修饰及其稳定性进行了简单介绍,并阐述了量子点在生物荧光标签方面的应用。

ZnO@GQDs核壳结构量子点的制备及性能研究

采用原位聚合法制备了以ZnO量子点为核、石墨烯量子点(GQDs)为壳的ZnO@GQDs核壳结构量子点.通过TEM和HR-TEM对量子点进行形貌和结构的分析表征.结果表明,合成的ZnO@GQDs核壳结构量子点为球形,粒径为～ 7nm,且尺寸均匀.PL光谱研究表明,新型量子点的发射峰位于369 nm,发光峰窄、强度高;相对于ZnO的本征发射峰,GQDs的引入使得ZnO@GQDs核壳量子点的荧光发射峰出现蓝移、强度变高,从而使复合量子点的荧光具有较纯的色度和较高的强度,说明GQDs的引入具有协同优化效应.该量子点有望应用于LED显示器件.

基于CuInS_2/ZnS核壳结构量子点的高光效暖白光LED

采用逐步热注射法合成了用于白光LED的Cu In S2/Zn S(CIS/Zn S)核壳结构量子点。通过调整Cu/In的比率,在Cu In S2(CIS)量子点的基础上,合成了发射波长在570~650 nm之间可调的CIS/Zn S量子点。与CIS量子点的低量子产率相比,具有核壳结构的CIS/Zn S量子点的量子产率达到了78%。通过在黄光荧光粉YAG∶Ce3+表面旋涂CIS/Zn S量子点的方式制备了暖白光LED器件。在工作电流为10 m A时,暖白光LED的发光效率达到了244.58 lm/W。由于CIS/Zn S量子点的加入,所制备的白光LED器件的显色指数达到86.7且发光颜色向暖色调发生了转移,相应的色坐标为(0.340 6,0.369 0)。

垒层温度对InGaN量子点/量子阱复合结构内量子效率的影响

使用金属有机化学气相沉积(metal organic chemical vapor deposition,MOCVD)方法生长了三个具有不同垒层温度的InGaN/GaN量子阱。由于高密度V型坑的形成,完整的量子阱结构被破坏,转变成了InGaN量子点(quantum dots,QDs)/量子阱(quantum well,QW)复合结构。通过变功率光致发光谱和变温光致发光谱,分析了在不同的垒层温度下量子限制斯塔克效应(quantum confined Stark effect,QCSE)、非辐射复合中心密度和载流子局域化效应的变化。结果表明:在较低的垒层温度下,QCSE较弱,因为在较低的温度下,V型坑的深度较深,应力释放较明显,残余应变较低;非辐射复合中心密度也随着温度的升高而逐渐增大;样品的内量子效率(internal quantum efficiency,IQE)随着垒层生长温度的升高而降低。QCSE的增强和非辐射复合中心密度的增大是垒层生长温度升高时内量子效率下降的主要因素。

InAs单量子点精细结构光谱

在5K下,采用光致发光光谱和时间分辨光谱研究了不同单量子点的精细结构和对应发光光谱的偏振性、单激子/双激子发光光谱和相应发光动力学。给出InAs单量子点发光光谱所对应能级的精细结构及激子本征态的偏振特性。当精细结构能级劈裂为零时,激子的本征态为简并的圆偏振态。而当精细结构能级劈裂大于零时,一般在几十到几百μeV,激子的本征态为非简并的线偏振态。相对于单激子发光寿命,激子-激子间的散射使单激子的复合发光寿命减小。

量子点太阳电池的探索

阐述了探索量子点太阳电池的重要意义与物理构想,简要介绍了两种不同结构组态的量子点太阳电池的光伏性能,如p-i-n量子点太阳电池和量子点敏化太阳电池.对发生在各种量子点(PbSe、PbS、PbTe、CdSe和Si)中的因碰撞电离而导致的多激子产生效应及其研究进展进行了重点评述,并提出了设计与制作量子点太阳电池的若干技术对策.可以预期,具有超高能量转换效率、低制作成本与高可靠性的量子点太阳电池的实现,有可能对未来的光伏技术与产业产生革命性的影响.

应变自组装InAs／GaAs量子点材料与器件光学性质研究

采用MBE技术生长应变自组装InAs／GaAs量子点微结构材料，以这种纳米尺度微结构材料作有源层制备出激光二极管，研究了材料的光致发光和器件电致发光的特性，条宽为100μm、腔长为1.6mm，腔面未经镀膜的量子点激光二极管，室温下最大光功率输出为2．74W。

CdSeS合金结构量子点的多激子俄歇复合过程

多激子效应通常是指吸收单个光子产生多个激子的过程,该效应不仅可以为研究基于量子点的太阳能电池开拓新思路,还可以为提高太阳能电池的光电转换效率提供新方法.但是,超快多激子产生和复合机制尚不明确.这里以CdSeS合金结构量子点为研究对象,研究了其多激子生成和复合动力学.稳态吸收光谱显示, 510, 468和430 nm附近的稳态吸收峰,分别对应1S_(3/2)(h)-1S(e)(或1S), 2S_(3/2)(h)-1S(e)(或2S)和1P_P(3/2)(h)-1P(e)(或1P)激子的吸收带.通过飞秒时间分辨瞬态吸收光谱和纳秒时间分辨荧光光谱两种时间分辨光谱技术对CdSeS合金结构量子点的超快动力学进行了探究,结果显示, 1S激子的双激子复合时间大概是80 ps,这一时间比传统量子点的双激子复合时间(小于50 ps)延长了近一倍,结合最近发展的超快界面电荷分离技术,在激子湮灭之前将其利用起来,这一时间的延长将有很大的应用前景;其中,在2S和1P激子中除上述双激子复合外,还存在一个通过声子耦合路径的空穴弛豫过程,时间大概是5—6 ps.最后,利用纳秒时间分辨荧光光谱得到该样品体系单激子复合的时间约为200 ns.

GaSb量子点液相外延生长

采用改进的快速推舟液相外延技术在GaAs衬底上成功地生长了GaSb量子点材料.通过原子力显微镜观测了不同生长参数下GaSb量子点材料的形貌(形状、尺寸、密度、尺寸分布均匀性等).分析了不同衬底、不同生长源配比、生长源与衬底的不同接触时间等生长条件参数对GaSb量子点生长的影响.研究表明在GaAs衬底上、富镓生长源配比以及较短的生长源和衬底接触时间下更易获得高质量的GaSb量子点.上述生长条件的摸索和研究对于GaSb量子点器件应用具有重要意义.

用CdSe/ZnS量子点提高体异质结有机太阳电池的效率

通过掺杂吸收光谱在可见光波段的量子点可提高聚合物对可见光的吸收,因此掺杂CdSe/ZnS核-壳结构量子点(CQDs)能提高聚(3-己基噻吩):[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(P3HT:PCBM)体异质结太阳电池的能量转换效率.本文研究了CdSe/ZnS量子点在P3HT:PCBM中的不同掺杂比例及其表面配体对太阳电池光伏性能的影响,优化器件ITO(氧化铟锡)/PEDOT:PSS(聚(3,4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸)/P3HT:PCBM:(CdSe/ZnS)/Al的能量转换效率达到了3.99%,与相同条件下没有掺杂量子点的参考器件ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al相比,其能量转换效率提高了45.1%.

纳米量子点推进防伪印刷技术迈上新台阶

随着纳米材料的发展,发现纳米量子点材料具有防伪功能。纳米防伪技术是在分子原子水平上提高包装印刷防伪性能的高新技术。纳米量子点包装印刷防伪技术具有理想的发展前景,不断地深入研究正是产品市场的需要。

Ⅱ-Ⅵ族量子点掺杂玻璃的光学性质及研究进展

由于量子限域效应,尺寸可调的Ⅱ-Ⅵ族量子点掺杂玻璃在光学滤波片、非线性光学器件上的应用已经被广泛研究。玻璃中量子点的光学性质主要由量子点的尺寸、表面状态和周围基质环境决定,通过提高Se/Cd比可以有效地对量子点的表面缺陷进行钝化,实现CdSe量子点的本征发光;进一步调整热处理制度可以促进Zn离子扩散进入CdSe量子点表面,形成CdSe/Cd_(1-x)Zn_xSe核壳结构,使得缺陷发光几乎完全猝灭,从而提高量子点的荧光量子效率;在玻璃中原位合成的CdS/ZnS核壳结构量子点的荧光量子效率可达到53%。随着基础研究中玻璃中Ⅱ-Ⅵ族量子点荧光效率的不断提高,发光二极管(LED)等小型发光器件的制造成为可能。为了满足实际需要,建立核壳结构中量子点表面钝化机理模型,进一步优化量子点荧光效率是下一步需要解决的问题。

ZnSe/ZnS量子点复合薄膜的非线性光学特性

本文通过直流射频技术和匀胶技术成功制备出了Ag/ZnSe/ZnS复合薄膜和PMMA/ZnSe/ZnS复合薄膜。通过表征手段观察了两种薄膜的形貌以并进行了元素分析。紫外可见吸收光谱显示,两种复合薄膜中各组成部分对于复合薄膜的吸收均有影响,由于Ag纳米薄膜具有等离激元效应,与纯量子点相比Ag/ZnSe/ZnS复合薄膜吸收强度明显提高。在800 nm波长,激发功率为300 nJ的开孔Z扫描测试中发现,两种薄膜的非线性吸收特性均表现出饱和吸收特性。通过计算非线性吸收系数(β)发现Ag/ZnSe/ZnS复合薄膜比PMMA/ZnSe/ZnS复合薄膜的非线性吸收系数高出十倍,说明Ag纳米薄膜可以更好的提高量子点非线性吸收特性。