III族氮化物半导体异质结构中载流子的量子输运和自旋性质

III族氮化物半导体具有宽的直接带隙,很强的极化电场,优异的物理特性,是发展高频、高温、高功率电子器件和光电子器件的优选材料．同时,III族氮化物半导体有很长的电子自旋弛豫时间以及很高的居里温度,也成为近年来半导体自旋电子学研究的重要材料体系之一．本文介绍了用量子输运和自旋光电流方法对Gain基异质结构中载流子的量子输运和自旋性质的研究进展．对III族氮化物半导体中的能带结构,子带占据和散射,自旋分裂及自旋轨道耦合机制等进行了讨论．     

横截面为三角形的半导体量子线结构的弹性解

在半导体异质微纳米结构中,晶格失配和热失配等因素引起的弹性场对结构的光学和电学等物理性能产生重要影响.研究了晶格失配和热失配在半导体量子线结构中所产生的弹性场,在分析圆柱形量子线结构弹性场的基础上,推导得到了任意截面形状量子线结构解的一般形式,并给出无限大基体内横截面为三角形量子线结构的解析结果.该结果可为进一步研究弹性场对半导体量子线结构物理性能的耦合作用打下必要的基础.     

量子点中分数超拉曼谱的调控

强场驱动下的半导体量子点的辐射谱的调控,对基础物理的研究有着十分深远的意义,并且有着广泛的应用前景。通过将半导体量子点中的一个量子光学过程映射到一个量子输运过程上,文章建立了光学中辐射谱的强度和输运中能带宽度之间的联系,并且提出采用动力学方法来调控半导体量子点的非线性辐射谱,包括高次谐波和超拉曼线。     

纤锌矿氮化物半导体椭球形量子点杂质态

考虑纤锌矿结构氮化物半导体材料的单轴异性后,在有效质量近似下,利用变分法研究了无限高势垒近似下GaN,AlN和InN椭球形量子点中的杂质态,导出了杂质态结合能随量子点半径和椭球率变化的关系.数值计算结果发现,杂质态结合能随着量子点半径和椭球率的增加而减小.     

第三代半导体引领生活新时尚——记北京大学宽禁带半导体研究中心张国义团队

继硅（Si）引导的第一代半导体和砷化镓（GaAS）引导的第二代半导体后，由Ⅲ族氮化物引领的第三代半导体闪亮资场并已逐渐发展壮大。与Si、GaAs等半导体不同，Ⅲ族氮化物所引领的第三代半导体对生活所体现出来的能力让人感到震惊，尤其在照明光源、激光器存储和功率微波器件等领域所造成的影响可以说是革命性的。     

半导体量子点的制备、性质和应用

量子点,又称“人造原子”,它是纳米科技研究的重要组成部分。由于载流子在半导体量子点中受到三维限制而具有的独特性能,构成了量子器件和电路的基础,在未来的纳米电子学、光电子学,光子、量子计算和生命科学等方面有着重要的应用前景,受到人们广泛重视。文章介绍了半导体量子点结构的制备和性质以及量子点器件的可能应用。     

量子点应变能的有限元分析

本文利用2维轴对称有限元模型,对嵌入在GaAs中的InAs量子点的应变场进行了模型化,用ANSYS软件计算了金字塔形、台形和圆顶形半导体量子点的弹性应变和应变能.讨论了弹性应变能与量子点平衡形状的关系,通过比较三种形状量子点的能量得出了量子点的稳定结构形状.     

基于半导体量子点的量子通信

光子源和纠缠光子对的制备是量子信息产生和传输过程的源头,是实现量子通信的重要前提条件.半导体量子点固体系统具有可集成性和可扩展性的优点,并且与现有的半导体光电子学技术密切相关,近年来在单光子源和纠缠光子对制备方面取得了重要的进展,是未来全固态量子通信的重要元器件.从量子通信的基本原理出发,阐述了制备单光子源和纠缠光子对的重要性,介绍如何解析推导出圆形常规半导体量子点中的电子结构,描述了圆形拓扑绝缘体量子点中边缘态具有双重简并的电子结构,能级间隔与量子点的具体形状无关,并且具有自旋轨道锁定的特性,总结了实验和理论上在利用这一独特的电子结构制备单光子源和纠缠光子对方面取得的重要进展.     

半导体量子点及其应用概述

半导体量子点是由少量原子组成的准零维的纳米量子结构,表现出较其它维度的结构的半导体材料更优越的性能,被广泛应用于量子计算、量子生物医学、量子光伏器件、量子发光器件和量子探测器中,是现在前沿科学研究的热门课题之一。     

金属量子结构中的半导体输运性质及其调控

随着后摩尔时代的推进,以硅为基础的半导体器件正接近其性能极限.除了不断引入新的器件结构外,设计具有半导体特性的金属量子结构为微电子器件的性能提升提供了全新的解决方案;而打开金属带隙,使其具有栅极可调半导体输运,是实现其应用的关键.以此为目的,自20世纪末以来,多种金属量子结构便逐步被设计与开发,其输运特性的有效调控也被学术界广泛研究.本文回顾了零维量子点、一维纳米线/纳米管、二维材料/人工二维晶格/超导薄膜等不同维度金属量子结构的研究进展;针对这些结构体系,介绍了其各自的能隙调控思想,总结分析了可控输运特性的实现方法与内在机制,对比展示了材料结构的电学性能及应用前景.基于目前报道的研究结果,提出了未来预期的研究方向:开发金属量子结构中输运与自旋关联特性,设计同时传输电荷与自旋信息,且具有栅极可调输运带隙的全金属沟道材料、结构与器件.     

量子阱、量子线及量子点

半导体纳米材料是纳米材料的一个重要组成部分,由于能带工程而实现的半导体超晶格、量子阱、量子线和量子点这类低维结构具有的独特物理性质,使得纳米薄膜、纳米微粒、纳米团簇、纳米量子点等所显示出的新颖的电、磁、光以及力学性质,令它们与电子学、光电子学以及通信技术、计算机技术的发展密切相关。纳米结构的电子和光子器件将成为下一代微电子和光电子器件的核心。     

界面效应对GaN/Ga1-xAlxN量子点中杂质态的影响

在有效质量近似下采用变分法以及界面处导带弯曲用三角势近似,研究了氮化物半导体GaN/Ga1-xAlxN材料中杂质态的结合能随量子点尺寸及电子面密度的变化关系.结果表明,导带弯曲对结合能的影响不容忽视.当电子面密度较大时候,随着量子点尺寸的增大,杂质态结合能随电子面密度的增大呈线性变化,而在电子面密度较大时,结合能随着量子点半径的增加而迅速减小,且在某个尺寸附近出现极小值,然后缓慢增大.与其不同的是,对Zn1-xCdxSe/ZnSe结构,结合能则随着量子点半径的增加呈现非线性单调减小.     

半导体量子点电调制吸收谱一次微分性质的理论分析

分析在电场作用下半导体量子点的介电响应函数,在弱场近似下得到半导体量子点的电调制吸收谱的一次微分性质。由于量子点的量子约束效应,半导体中的电子能带不复存在,成为一系列离散的能级;通常体材料中的电场调制机制不存在了,在电场作用下,量子点中的量子能级会随电场而改变;激子吸收峰红移,因此电场直接影响到介电函数中的激子能级,使激子能级产生与电场强度有关而与时间无关的移动。这样半导体量子点电调制吸收谱成为一     

光激励下的半导体纳米材料中杂质对超声的吸收研究

研究了在激光场中晶格振动与杂质核相互作用下,具有无限势垒量子阱结构半导体中的超声衰减问题.电子吸收声子不能从受体杂质能"带"跃迁到第一量子能级导带,但在高频激光场中却会发生,激光场补充电子跃迁吸收声子所需能量.对总超声吸收系数进行了推算,并将此结果应用到纳米砷化镓(GaAs/AlGaAs)量子阱样品中,发现其总吸声系数比相应的传统物质的吸收系数大得多.     

外加经典驱动场保护非马尔科夫信道量子失协的对策

讨论了外加经典驱动场对非马尔科夫信道量子失协动力学演化的影响。研究结果表明:尽管调控经典场的幅度、频率均能够对非马尔科夫信道量子失协起保护作用,但保护的效果有较大差别;能对系统量子失协保持起关键作用的是量子比特的有效频率与热库中心频率间的总失谐,调控经典驱动场的幅度是增大总失谐的最有效的途径。提升经典驱动场的幅度是实现量子失协保持最有效的方法。     

阶梯量子阱中极化子效应的增强

电离杂质在低温半导体的输运过程中起了一个重要的角色 .因此最近几年对极性半导体 (例如异质结、量子点、量子线和量子阱 )内的极化子效应讨论很多 .一些通常的量子阱往往由极性化合物组成 ,我们需要对其中的电子和光学声子之间的相互作用进行详细研究 ,因为极化子效应能强烈影响异质结构的光学和输运特征 .因而在这样的结构中 ,电子态是通过势阱来描述的 .在低维量子系统 ,由于电子的束缚产生的基态杂质束缚能比体材料相比要大得多 .这个如 Greene和 Bajij[1] 所说的那样 ,量子阱中浅施主杂质的详细研究对杂质能级的性质以及量子阱本身性…     

激子极化激元光子学研究进展

研究光与物质相互作用是腔量子电动力学的一个重要方向.早在20世纪50年代,黄昆先生就提出了固体环境中的光子与晶格连续作用的时间演化图像,并指出光子-声子时间上连续不断的相互转化会在物质中形成声子极化激元波,从理论上计算了声子极化激元波的色散关系.Hopfield把这种图像推广到半导体环境中的光子-激子作用上.随后人们在微腔中实现了单原子、单量子点激子的真空拉比振荡.随着半导体微腔生长和微纳加工工艺的提高,激子极化激元的凝聚、超流、涡旋等宏观量子态被实验证明.通过控制微腔结构和光场调控的手段,人们进一步实现了对宏观量子态的相干调控.有机半导体、钙钛矿、二维半导体等新材料体系展现了极大的激子束缚能,有望实现室温量子器件的制备.微腔激子极化激元的研究进入了黄金时代.本文首先从激子极化激元的基本图像入手,详细介绍激子极化激元的概念、色散关系以及常见的激子极化激元体系.其次,总结了研究微腔激子极化激元的材料体系和实验方法,详细介绍了平板微腔和微纳材料自构型微腔的工作原理和具体实例,以及共焦显微荧光光谱和角分辨荧光光谱.第三,对激子极化激元的量子调控进行了总结.详细介绍了激子极化激元的重要宏观量子态以及通过微纳加工和光场调控的方式对宏观量子态的操控.具体分析了两个量子态操控的实例,包括氧化锌超晶格中多重量子态的制备以及凝聚体的参量散射过程.第四,对新型材料中激子极化激元的研究进行了总结,包括二维半导体、有机半导体和钙钛矿.最后,对本文进行总结,并且从理论、实验的角度分别预测了该领域的发展趋势.     

极化子理论研究史概况

极化子研究是凝聚态物理学领域的一个重要课题.论述了极化子的概念及种类,详细介绍了半导体体材料和量子阱材料中极化子理论的研究概况,说明极化子为物理学提供了一个简单而实际的例子,即费米子与玻色场的相互作用,并且对了解离子晶体和极性半导体的光学性质和电学性质有重要意义.     

半导体氮化物的导电类型

本文用空位自补偿理论来研究半导体氮化物的导电类型,确定了未掺杂的铝、镓、铟的氮化物都是n型,并认为这些氮化物是具有一定自补偿的双极性材料。     

油酸石蜡体系中红光CdSe量子点的合成及其高显色指数白光LED制备

半导体量子点具有量子尺寸效应,其半导体带隙随着量子点尺寸的减小而增大.在油酸石蜡绿色合成体系中通过引入表面活性剂油胺来调控Cd Se量子点尺寸.加入油胺可得到大粒径的Cd Se量子点,其发光光谱范围可以扩展到红光区域,得到发射波长为630 nm的量子点.对红光量子点进行二氧化硅包覆得到稳定的光转换材料,并与蓝光LED芯片以及黄光荧光粉进行封装得到显色指数Ra为90的高显色指数白光LED器件.