氮化硅纳米粒子的量子限制效应

半导体纳米粒子(也称量子点)的尺寸接近激子玻尔半径时,出现一系列新特性,如能带量子化,最低电子跃迁蓝移和非线性效应增强等.这种量子限制效应引发了人们     

利用金纳米晶等离子共振效应实现量子点敏化太阳能电池的光电流增强

<正>近年来,量子点敏化太阳能电池的光电转换效率大幅提升,得到了研究者的广泛关注.量子点敏化太阳能电池的工作机制和染料敏化太阳能电池类似,利用量子点替换传统染料具有以下优点:(1)量子点的消光系数高达105 L/(mol cm);(2)量子点的光谱响应可以通过改变其尺寸而方便地调节;(3)相较染料而言,量子点具有较好的抗水氧性;(4)量子点具有多激子效应,有望发展为高效率的光伏器件.尽管量子点敏化太阳能电池有诸多的优点,但就目前的研究而言,其光电转换效率(~6%)仍然远远落后于     

玻璃掺杂固溶半导体(Zn_xCd_(1-x)S)纳米微晶的溶胶-凝胶制备及光学性质研究

玻璃掺杂半导体量子点材料表现出明显的量子限域作用和三阶非线性光学效应,它在制造全光学集成元件的应用前景越来越受到人们的重视。在这类材料的研究中一个很重要的问题就是:材料在具有大的非线性效应的同时还应具有合适的线性和非线性吸收。因为材料的非线性优值不但与非线性系数(χ~(3)或n_2)成正比,而且与吸收系数成反比。但目前非线性系数比较大的一类直接能隙半导体具有确定的吸收边,例如CdS和ZnS的吸收边分别为2.42和3.8 eV,这就决定了它们的吸收特性的可调性很小。尽管可以通过量子尺寸效应改变其吸收边,但这种改变也是很有限的。从应用的角度来看,希望材料的吸收边能够根据需要而调整。     

基于靶向多肽的量子点探针用于结肠癌肿瘤组织识别

多肽标记的量子点已经被广泛应用于肿瘤细胞成像, 特别是靶向多肽标记的量子点能够特异性地标记细胞从而识别肿瘤. 然而到目前为止, 还没有靶向多肽标记的量子点用于结肠癌肿瘤组织成像. 本文合成了一种双功能的TCP-1-H6多肽, 这种多肽既有TCP-1的靶向性, 又含有一个组氨酸标签(His-tag). 多肽与量子点可以通过His-tag偶联并通过毛细管电泳表征. TCP-1可以特异性地识别结肠癌细胞的受体. 实验结果表明, 靶向多肽标记的量子点能特异性地识别结肠癌细胞及肿瘤组织. 这一工作对肿瘤细胞的识别诊断研究具有重要的参考价值.     

多元铜基硫族半导体纳米晶的发光性能及其在电致发光器件中的应用进展

半导体纳米晶(又称为半导体量子点)由于其色纯度高和尺寸依赖的发光性能等优势,在照明和显示方面受到了科学界和产业界的广泛关注.目前,基于半导体量子点的电致发光器件所使用的发光材料以镉基硫族化合物量子点为主,然而镉元素对环境和人体都有一定的危害.因此,开发一种环境友好且光电性能良好的无镉半导体纳米晶是非常必要的.近年来,多元铜基硫族半导体纳米晶由于其毒性低、组分可调的发光特性及其在光电子器件领域的潜在应用受到了广泛关注.本文详细综述了多元铜基硫族半导体纳米晶的组分、表面配体、晶体结构和纳米结构等因素对其发光特性的影响,着重阐述了多元铜基硫族半导体纳米晶在电致发光器件中的研究进展,最后对多元铜基硫族半导体纳米晶的发展进行了展望.     

晶格匹配型单量子阱GaAs/AI_xGa_(1-x)As半导体电极的光电化学行为

近年来,在半导体光电化学领域中,半导体超晶格(量子阱)材料作为一种新型的光电极的研究已引起人们广泛的注意和重视.由于半导体超晶格(量子阱)能带的量子化,因此具有许多完全不同于体材料的新特性,如其量子阱中的激子受到阱宽的限制不仅寿命长于相应的体材料,而且有较强的光吸收性能;量子阱中光生热载流子的能量驰豫明显慢于体材料,具有较长的热载流子寿命,大大增强了热载流子效应以及其载流子迁移率大于体材料等.这些特性都有利于提高光能的转换效率.本文研究了晶格匹配型单量子阱GaAs/Al_xGa_(1-x)As电极     

量子点的水相合成及其生物成像分析研究进展

半导体量子点具有宽的激发光谱、窄而对称的发射光谱、高的量子产率以及良好的光稳定性, 因而受到物理、化学、材料科学、生命科学等多个领域研究者的广泛关注. 与有机相合成法相比, 量子点的水相合成方法简单, 合成后不需要将量子点进行相转移, 是有机相合成的重要补充, 已经成为半导体量子点的重要合成方法之一. 本文介绍了量子点常用的一些水相合成方法, 如溶胶法、水热法、微波辅助法及微生物合成法. 在此基础上, 阐述了量子点在细胞成像分析及活体成像分析中的应用, 并对基于量子点的磁性荧光双功能纳米材料在成像分析中的应用及量子点生物毒理效应研究进行了简要的评述.     

自组织生长纳米半导体量子点的研究进展

纳米半导体量子点以其所具有的新颖光电性质与输运特性 ,正在成为量子功能器件研究中的一个热点领域 .作为纳米量子点的制备方法 ,自组织生长技术正在受到人们的普遍重视 .而如何实现具有尺寸与密度可控纳米量子点的自组织生长 ,更为材料物理学家所广泛关注 .因为这是由自组织方法形成的纳米量子点最终能否实现器件实用化的关键 .本文将以纳米量子点→自组织生长→形成机理→尺寸与密度可控为主线 ,简要介绍近 1 0年来纳米量子点自组织生长技术的研究进展 .     

CdS-玻璃0—3nm复合材料的制备和量子尺寸效应

1 引言随着高新技术的发展,光电子学对非线性光学材料的需要愈来愈迫切。自从日本物理学家久保亮五首次提出金属纳米粒子的“Kubo效应”以来,纳米材料的研究异常活跃。纳米材料的研究已从金属粒子扩展到金属氧化物、极性化合物和半导体等。纳米复合材料提供了一种最容易的方式来研究低维量子阱材料(量子点、量子线等)。0—3nm复合材料就是将0维的量子点分散在3维的基体里面。3维的基体有玻璃、聚合物、无机     

GaAs/AlGaAs阶梯量子阱结构量子受限Stark效应的实验研究

半导体量子阱超晶格作为一种新型的人工剪裁结构受到人们的普遍重视.该结构的特点之一就是可以利用在外电场调制作用下光学性质的变化来实现其在光电子学方面的应用,量子受限Stark效应(Quantum confined stark effect,简称QCSE)就是一个例子,它是指在外加垂直电场的作用下,跃迁能级能量的变化,这种能量的变化称为Stark位移.其不仅存在于半导体量子阱的带间跃迁中,同时也存在于子带间跃迁中.在包络函数近似下,利用求解一维Schr(?)dinger方程,研究了GaAs/AlGaAs阶梯量子阱结构中的Stark位移,通过微扰理论计算指出在一定的结构设计下,Stark位移量可以达到方形量子阱结构的两倍.根据理论计算,考虑到生长条件的具体限制,在半绝缘GaAs衬底上外延生长了样品.1μm GaAs缓冲层之上是50 nm的AlAs剥离层,然后是300 nm的Al_(0.3)Ga_(0.7)As层,接下来为50周期的阶梯量子阱结构.每个结构单元由 2 nm的 GaAs,8 nm的Al_(0.15)Ga_(0.85)As和4 nm的Al_(0.3)Ga_(0.7)As构成.在阶梯量子阱结构之后是200 nm的 Al_(0.3)Ga_(0.7)AS和     

量子点转化LED封装的进展与展望

量子点转化发光二极管(quantum dots converted light-emitting diode,QCLED)是一种将量子点封装于发光二极管(LED)的新型发光器件,其中量子点作为一种新型的光转换材料,具有光谱可调、半峰宽较窄、量子产率高等优点,可以使QCLED获得高显指、高饱和性、宽色域的出光,成为近年来在照明和背光领域研究和应用的热潮.不同于传统荧光粉,量子点通常只能存活于液体或者固体基质中,其最常用的封装形式为与高聚物共混成膜,然后封装于LED中.但是在封装过程中如下4个关键问题:(1)量子点与高聚物的共混过程中会遇到兼容性问题,这将导致成膜合格率差、量子点团聚、量子点荧光猝灭等问题;(2)QCLED的热可靠性较差,温度升高将导致量子点表面配体会发生脱落或者失效,暴露出表面缺陷,造成可逆或不可逆的荧光效率降低;(3)氧气、湿气可靠性较差,氧气与湿气会渗透至膜片内的量子点表面,并与配体或表面原子发生不可逆反应,造成膜片的光学效果退化;(4)QCLED的组分光谱往往为3种或4种,需要有两种以上的量子点进行混合封装,为了满足高显指、高光效等目标,需要对各组分光谱的光学参数与组分之间的搭配进行优化,以期理论指导实际封装,获得高性能QCLED.本综述针对上述问题进行阐述,并对相应的解决方案进行了总结,对高性能QCLED的光谱优化方法进行了总结与展望.     

半导体量子点与谐振腔杂化系统的强耦合

量子比特的可扩展性是实现实用量子计算机的前提.利用微波谐振腔中的光子作为媒介实现非局域量子比特间的长程耦合与信息交换,为固态量子计算提供了一种重要的大规模扩展方案.然而由于外界噪声大、耦合强度弱等各种因素限制,在前期实验中半导体量子比特一直未能实现与微波光子间的有效信息交换,亦即未能实现比特与光子间的强耦合.近年来,随着实验上半导体量子比特的性能优化及高阻抗微波谐振腔的应用,利用微波谐振腔耦合半导体量子比特取得一系列重要突破,电荷和自旋量子比特与腔的强耦合均已实现,量子比特间的耦合距离也得到极大扩展.本文围绕半导体量子点-微波谐振腔杂化系统,简要介绍实现量子比特与微波光子强耦合的原理、实验实现及进展.     

半导体超晶格与量子微结构研究30年

半导体超晶格与量子阱系指对电子具有一维量子限制作用的多层超薄异质结人工材料,量子微结构泛指对电子具有二维和三维量子约束性质的量子线与量子点介观系统.这类低维体系的研究是近30年来半导体科学技术中,尤其是半导体物理学领域内一个发展最迅速的活跃前沿.它的研究兴起,不仅对信息科学技术,而且对低维物理、材料科学以及纳米技术的发展,正在产生着革命牲的影响.本文着重回顾与评述了30年来半导体超晶格与量子微结构在材料生长工艺、体系维度变化、物理效应产生以及新型器件应用等方面所取得的一系列重大进展,并对其在21世纪的发展作了初步展望.     

基于烷醇酰胺表面活性剂的新型微乳液法制备CdS量子点

量子点是一种三维量子限域的纳米材料,具有优异的发光性能,Ⅱ-Ⅵ族量子点稳定性强,得到广泛的关注和研究.在量子点制备方法中,传统的有机相和水相制备法被广泛应用,但是其存在反应条件苛刻等局限性.微乳液具有纳米级尺寸的内核,是优良的纳米材料微反应器,能够实现温和条件下制备量子点.在已有关于微乳液法制备量子点的研究中,多采用双(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠(AOT)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)等常规表面活性剂,较多关注试剂浓度、比例、温度等因素对合成量子点性质的调控,而关于表面活性剂分子结构对合成材料性质的影响研究尚少.本研究采用天然椰油酰胺表面活性剂微乳液体系制备了CdS量子点,通过与传统CTAB微乳液体系对比,探究了表面活性剂结构对制备量子点材料性能的影响,为微乳液法制备纳米颗粒提供了新的思路.     

玻璃掺杂固溶半导体(ZnxCd1-xS)纳米微晶的溶胶-凝胶制备及光学性质研究

<正>玻璃掺杂半导体量子点材料表现出明显的量子限域作用和三阶非线性光学效应,它在制造全光学集成元件的应用前景越来越受到人们的重视。在这类材料的研究中一个很重要的问题就是:材料在具有大的非线性效应的同时还应具有合适的线性和非线性吸收。因为材料的非线性优值不但与非线性系数(χ³或n₂)成正比,而且与吸收系数成反比。但目前非线性系数比较大的一类直接能隙半导体具有确定的吸收边,例如CdS和ZnS的吸收边分别为2.42和3.8 eV,这就决定了它们的吸收特性的可调性很小。尽管可以通过量子尺寸效应改变其吸收边,但这种改变也是很有限的。从应用的角度来看,希望材料的吸收边能够根据需要而调整。     

量子飞跃:聚沙成塔

正量子计算的潜力是独一无二的,其面临的挑战也是如此。物理学、数学、计算机科学和工程方面的进步使量子计算机达到了挑战传统计算机的程度。比特与量子比特在传统的计算中,信息以比特形式被编码为1和0组成的字符串。10比特给出了0和1的2~(10)或1024个组合,这可以表示0到1023之间的一个数字。而一个量子比特可以同时表示0和1(叠加),所以10个量子比特可以同时编码1024个数字。量子比特可以从几个具有不同量子态的物理系统中产生。利用激光或微波操纵这些系统,就有可能产生两个或更多个态的量子叠加。将许多量子比特连接在一起,就可以对大量的信息进行编码     

量子信息技术纵览

量子信息技术经过近三十年突飞猛进的发展,在理论和技术方面已经获得了举世瞩目的成就.本文主要对量子信息技术各个热点研究分支的发展进行了概括性的介绍,涉及到量子密码、量子通信、量子计算、量子模拟、量子度量学、量子信息物理基础等各个领域.此外,也讨论了原子、分子和光物理、固体物理的各个分支(超导约瑟夫森结系统、半导体量子点自旋系统、金刚石氮-空穴色心系统)、离子阱、核磁共振系统等各种物理体系在量子信息技术中的应用和发展.通过对量子信息技术的研究和积累,人们调控微观世界的能力获得了显著的提高.量子密码技术已经接近实用化,长程量子通信的原理性验证也不存在原则上的障碍.量子模拟技术快速发展,已经接近经典计算机可以模拟的极限.同时,量子度量学也获得了快速的发展.本综述不仅反映了国际量子信息技术发展的状况,而且也提炼了近年来中国量子信息科学技术在国际上取得的成就.这些成就表明,中国已经成为量子信息世界版图中一股不可或缺的力量.     

推荐《半导体物理学》

<正>20世纪初发展的量子力学和相对论改变了我们对世界的认识，而20世纪中期开始迅猛发展的半导体科技是我们改造世界的利器。半导体电路在每个家庭里都司空见惯，半导体改变了我们工作、交流、娱乐和思考的方式。半导体物理学是半导体科技的基础，是量子理论在固体材料中的应用，而半导体科技的未来发展也离不开量子理论和半导体物理学的进步。可是大家对半导体的了解还不太多，现在的一些教材也不太能够跟上时代的步伐。《半导体物理学》这本书有助于填补这个空白。     

8—12μm GaAs量子阱红外探测器及其线阵列

由于量子尺寸受限效应和超周期性的存在,超晶格量子阱的导带中形成了量子化的子能带.这些子能带可以由控制垒宽、垒高和阱宽,以及由设计阱的形状而得到剪裁,使导带中子能带间光跃迁的红外共振吸收峰在相当宽的范围得到调节.所谓量子阱红外探测器,就是利用半导体超晶格量子阱材料子带间光跃迁的红外吸收特性研制而成的一种新颖、快速、高灵敏     

氧化亚铜纳米微粒的制备及光学特性

半导体纳米微粒由于量子限域效应(Quantum confinement effect)而产生一系列新现象,其中超快速的光学非线性响应倍受注目,预期它将成为未来光电子学应用的基础材料.研究纳米微粒光吸收及弛豫性质,有助于我们深入探讨其光学非线性的响应机制.当半导体微粒尺寸小到位于其体相的激子玻尔半径 a_B 的尺度时,可以观察到一系列的电子态与光学性质的变化,这样的例子有 CdS,CuCl,CdSe,PbS 等半导体微晶体系,