GaAs/InGaAs量子点-量子阱光电二极管的光存储特性读出

通过对特殊设计的GaAs/InGaAs量子点-量子阱光电二极管的I-V和C-V特性测试,验证了器件的光子存储特性,在器件的读出设计中引入了特殊设计的带倒空信号的基于电容反馈互导放大器和相关双采样(CTIA-CDS)型读出电路。在633 nm辐照下,分别改变照度和积分时间进行了非倒空和倒空测试的对比研究,并计算给出了对应的存储电荷变化量,进一步证明了光电器件的光子存储特性。

高灵敏度量子点-量子阱光电探测器的大动态范围读出设计

针对高灵敏度量子点-量子阱光电器件宽动态的光电响应特性,进行大的动态范围读出设计,对比分析了不同积分电容的CTIA读出结构的测试结果,设计一款低噪声增益自动可调放大器的读出结构,使输出动态范围扩展了26 dB,,获得较好的读出信噪比。

用泵浦-探测方法研究ZnCdSe量子阱/CdSe量子点复合结构中的激子衰减

用飞秒泵浦－探测方法测量了ＺｎＣｄｓｅ量子阱／ＺｎＳｅ／ＣｄＳｅ量子点复合结构样品的透射特性。样品中ＺｎＳｅ垒层厚度为 １５ｎｍ，泵浦一探测结果得到上升沿时间为 ３６７±６０ｆｓ，下降沿时间为１．３±０．２ｐｓ。获得ＺｎＣｄＳｅ量子阱中激子寿命约为１ｐｓ。

用于单片集成的硅基外延Ⅲ-Ⅴ族量子阱和量子点激光器研究

硅基光电子技术以光电子与微电子的深度融合为特征,是后摩尔时代的核心技术。硅基光电子芯片可以利用成熟的微电子平台实现量产,具有功耗低、集成密度大、传输速率快、可靠性高等优点,广泛应用于数据中心、通信系统等领域。除硅基激光器外,硅基光探测器、硅基光调制器等硅基光电子器件技术已经基本成熟,但作为最有希望实现低成本、大尺寸单片集成的硅基外延激光器仍然面临着诸多挑战。在此背景下,本文从直接外延无偏角Ⅲ-Ⅴ/Si(001)衬底、无偏角硅基激光器材料、外延技术,以及单片集成等方面探讨了近些年国内外硅基光源的研究进展,重点介绍了本研究组在硅基外延Ⅲ-Ⅴ族量子阱和量子点激光器方面的研究进展,包括无反相畴GaAs/Si(001)衬底的制备、硅基InGaAs/AlGaAs量子阱激光器材料外延、硅基InAs/GaAs量子点激光器材料外延和新型并联方式共面电极硅基激光器芯片制作等。

ZnCdS/Cd_xZn_(1-x)Se_yS_(1-y)量子点量子阱及有机-无机LED

为了提高无机纳米发光材料的发光效率和有机-无机杂化电致发光器件的性能,使用有机金属前驱体法,制备了具有化学组分梯度的ZnCdS/CdxZn1-xSeyS1-y量子点量子阱材料以及CdxZn1-xSeyS1-y量子点材料。观察到相同反应温度与反应物配比所制得的ZnCdS/CdxZn1-xSeyS1-y光致发光峰相较于CdxZn1-xSeyS1-y出现明显的蓝移,且荧光量子效率有一定的提高,最高可达60.6%。通过在反应过程中调节Se与S的比例,观察到了反应产物的光致发光峰随Se比例的减少而逐渐蓝移。结果表明,与使用纯无机纳米材料作为有源层的器件相比,使用量子点量子阱材料制备的有机-无机杂化LED的电流效率提高了4.3倍。

基于有机-无机混合配体置换的蓝光量子点发光二极管性能

相较于红光和绿光量子点发光二极管(QLED),制备高效蓝光QLED仍然具有挑战性。比较研究了有机配体(辛硫醇,OT)、无机配体(ZnCl_(2))和有机-无机混合配体(OT和ZnCl_(2))置换原始油酸配体对量子点(QD)的光致和电致发光性能的影响规律及机制。实验结果表明,有机-无机混合配体置换对蓝光QLED的发光性能的提升效果最佳,ZnCl_(2)配体次之,辛硫醇配体最小,这主要归因于三种配体置换后量子点表面缺陷钝化以及量子点价带顶能级上移程度方面的差异。相较于原始油酸配体置换QLED,基于有机-无机混合配体置换量子点蓝光QLED的峰值功率效率和最高外量子效率分别约提高了2.08倍和1.89倍,最高亮度从2413 cd/m^(2)提高到了6994 cd/m^(2)。该研究为调控量子点表面化学性质和提高蓝光QLED性能提供了一种有效策略。

压力下Al_xGa_(1-x)N/GaN量子点-量子阱中施主与受主杂质态的结合能

采用变分法从理论上对流体静压力下AlxGa1-xN/GaN量子点-量子阱结构中的施主与受主杂质态的结合能进行了研究,数值计算了该结构中杂质态结合能随核尺寸、壳尺寸、Al组分以及压强的变化情况,并对施主杂质和受主杂质的结合能进行了对比分析.结果表明:该结构中的核尺寸对杂质态的结合能影响要远大于壳尺寸对结合能的影响;受主杂质与施主杂质基态结合能随体系尺寸、Al组分以及压强的变化趋势类似,但受主杂质比施主杂质基态结合能要大.

采用量子点敏化光电二极管的近红外成像仪

据《Laser Focus World》杂志报道,InGaAs光电二极管和量子阱红外光电探测器是特别适合在1μm～2μm附近谱区内进行近红外探测和成像的典型器件。但是用这些材料来制作大面积的器件,其成本显得过于昂贵,

半导体量子点集成有机发光二极管的光光转换器进展

介绍的光光转换器是新型红外光-可见光转换器件,红外光产生的光生载流子直接注入有机发光二极管产生可见光。以半导体红外探测与有机发光器件单片集成的光光转换器,直接实现了红外光到可见光的集成转换,在红外凝视技术中有极大的应用潜力。综述了无机红外探测与有机发光的光-光转换器的研究进展。

GaAs/GaAlAs量子阱在电场作用下光电流谱的研究

我们用室温和低温下电场下的光电流谱研究了 GaAs/AlGaAs多量子阱p-i-n 二极管的量子限制斯塔克效应.侧面光照下测量的光电流谱明显地反映出轻重空穴激子峰的偏振效应.对光电流谱和光致发光激发光谱进行对比发现,外加电场不仅影响光吸收,也影响多量子阱中光生载流子的漂移过程.光电流谱的线形用 P^-/n^+结的耗尽模型进行了分析,并计入了入射光强度在光传播过程中由于产生吸收跃迁而发生的衰减.光电流谱峰与激发光谱峰的斯塔克位移提供了多量子阱中电场分布的信息,并证明了耗尽区模型的正确性.

单量子阱InGaN/GaN势垒高度与LED光电性能关系研究

通过对In_xGa_(1-x)N掺杂不同组份的In来改变In_xGa_(1-x)N的禁带宽度,从而改变量子阱势垒高度,并研究其与发光二极管光电性能、效率下降之间的关系、通过仿真模拟实验研究了不同量子阱势垒高度与InGaN/GaN量子阱发光二极管的功率光谱密度、内量子效率、发光功率及复合率之间的关系、分析结果表明:1)In含量与发光二极管的光电性能并非成线性关系。2)在电流密度较低时,In组份越小,光谱密度峰值越大,发光功率越大、3)在电流密度较大时,In组份越大,光谱密度峰值越大,发光功率越大、4)光谱蓝移与电流密度大小紧密相关,电流密度大的蓝移程度大,反之越小、因此,应根据不同的电流密度来选择In组份的大小,从而提高发光效率、

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。

基于碳量子点的光电器件应用新进展

碳量子点(CQDs)作为一种新型荧光碳纳米材料,由于其较高的电子迁移率、较长的热电子寿命、极快的电子取出速度,可调的带隙宽度、较强的稳态荧光等独特的光电性质和可溶液加工、成本低廉的特点,使得CQDs在光电器件领域具有广阔的应用前景,近年来受到人们的广泛关注,重要的研究成果不断涌现。本文首先简要介绍了CQDs的合成方法、化学结构及其光电性质,然后总结了CQDs在发光二极管(LEDs)、太阳能电池(SCs)和光电探测器(PDs)等光电器件领域的研究进展,最后对CQDs的发展方向进行了展望。

全无机钙钛矿量子点的合成、性质及发光二极管应用进展

近年来,全无机铯铅卤素钙钛矿(CsPb X 3,X=Cl,Br,I)量子点由于其色纯度高、具有可调谐的发射波长(410~760 nm)、窄的半峰宽(12~42 nm)和较高的荧光量子产率(最高可达95%以上)以及可全溶液处理等优势而受到人们的高度关注,在显示和照明领域有着较为广阔的应用前景。本文首先介绍了近年来发展起来的全无机钙钛矿量子点的液相合成方法,如高温热注射法、一步反应法、阴离子交换法和过饱和重结晶法等;其次介绍了全无机钙钛矿量子点的形貌、尺寸和晶型调控及材料组分、反应温度和杂质离子对其发光性能的影响,进而总结了无铅全无机钙钛矿量子点的研究进展;然后介绍了全无机钙钛矿量子点在发光二极管方面的应用进展;最后概述了全无机钙钛矿量子点在未来发展中存在的挑战和机遇。

量子阱在光电子学方面的应用

光学在通讯和消费型电子产品等方面的成功应用使人们对光学和光电子学产生了更大的信心和新的期望。人们希望综合这两个领域互相补充的能力以制造出更新更好的系统。在某些电子学的能力显得比较薄弱的领域内(如信息通讯),光学则更占优势。重要的是综合二者以得到最佳的结果,这就要求有新型光电子学器件问世。关键技术之一是半导体膜层生长。人们已经利用这一技术制备出多种光电子器件,如激光二极管。

溴基钙钛矿量子点发光二极管的制备及性能优化

为了研究量子点发光层薄膜厚度对钙钛矿量子点发光二极管(perovskite quantum dot lightemitting diodes,PeLED)电-光转换效率的影响,采用配体辅助再沉淀法(ligand assisted reprecipitation,LARP)室温合成铯铅溴(CsPbBr_(3))钙钛矿量子点,并用其制备出稳定绿光发射的PeLED.通过比较不同发光层厚度CsPbBr_(3)PeLEDs的发光效率,获得量子点发光层的最佳膜厚为43.2 nm.采用CsPbBr_(3)作为PeLED发光层时的器件外量子效率(external quantum efficiency,EQE)较低,为提高PeLED的电-光转换效率,用FASn_(0.3)Pb_(0.7)Br_(3)量子点替代CsPbBr_(3)作为发光层,并选用聚乙烯基咔唑(polyvinylcarbazole,PVK)、聚[(N,N'-(4-正丁基苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯二胺)-ALT-(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)](poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-alt-(4,4'-(N-(4-butylphenyl)))],TFB)、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺](poly[N,N'-bis(4-butylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzi,Poly-TPD)和聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](poly[bis(4-phenyl)(2,4,6-triMethylphenyl)aMine,PTAA])等4种不同的空穴传输层.光致发光光谱和电学性能测试结果表明,空穴传输层为TFB时,FASn_(0.3)Pb_(0.7)Br_(3)PeLED由于具有较高的空穴迁移率,EQE最高可达4.2%.实验结果证明TFB适于作为FASn_(0.3)Pb_(0.7)Br_(3)PeLED的空穴传输层材料.

纳米量子点材料在LED中的研究进展

概括了量子点材料的发光机理,重点分析并总结了红、蓝、绿、白色量子点材料的研究现状,指出了目前量子点材料存在的问题以及未来的研究方向,为继续深入研究纳米量子点材料提供参考。

基于量子点相干光学谱的马约拉纳费米子探测（英文）

研究了半导体纳米线/超导体复合结构中的马约拉纳费米子的存在情况,提出一种用相干光学谱探测马约拉纳费米子的全光学方法.将一束较强的泵浦激光和一束较弱的探测激光同时作用于半导体量子点,由系统的哈密顿量导出半导体量子点的相干光学谱.数值模拟结果表明,相干光学谱中呈现出由半导体量子点与马约拉纳费米子耦合诱导的明确的马约拉纳费米子迹象.半导体量子点与马约拉纳费米子之间的无接触性,避免了探测中杂质信号的引入.半导体量子点与马约拉纳费米子间的耦合强度和探测吸收谱中两尖峰之间的分裂宽度呈正比,可通过测量分裂宽度获得耦合强度,为耦合强度的确定提供了直观的测量方法.

单元素半导体量子点制备及其光致发光性能的研究进展

单元素半导体量子点的制备成功使光电集成成为可能。介绍了单元素半导体量子点的制备方法，包括射频磁控溅射技术、硅离子注入技术、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法等；并且介绍了单元素半导体量子点的发光机理模型，包括量子限制效应模型、与氧有关的缺陷发光、量子限制效应-发光中心复合发光和界面层中的激子效应发光等；另外对单元素半导体量子点的发展前景进行了展望。

耦合量子阱中激子凝聚研究新进展

玻色-爱因斯坦凝聚成为探索量子世界的一种新方法,而且在半导体纳米结构中激子的凝聚研究取得了很大进展。实验上利用耦合量子阱间接激子中电子和空穴在空间上的分离,显著提高了激子的冷却速度和寿命,成功地把激子冷却到1K以下,观察到了激子的准凝聚状态。着重介绍冷激子系统凝聚现象、发光图案和宏观有序的激子态。理解这些简并激子系统的形成机理,为其在半导体纳米结构中最终实现玻色-爱斯坦凝聚提供新的机会。