全原子经验赝势法模拟InAs/InAsSbⅡ类超晶格

为了研究InAs/InAs1-xSbxⅡ类超晶格结构的物理特性,首次采用全原子的经验赝势方法对InAs/InAs1-xSbx结构进行模拟,并对体系的近带边能级、单粒子波函数和带边跃迁矩阵元进行了计算。结果表明,量子限制效应造成超晶格带隙的宽化;超晶格中基态电子主要局域在InAs层,基态空穴主要局域在合金层,与相关体材料及I型超晶格所做的对比结果表明,电子、空穴的物理分离效应是造成体系载流子寿命较长的重要原因;将带边跃迁矩阵元作为衡量载流子寿命的重要元素,针对固定波段的超晶格系统进行优化,最终得到带边跃迁矩阵元更小的体系(163?) InAs/(82?) InAs0. 72Sb0. 28结构,其跃迁矩阵元是0. 010 684 3 a.u.。     

加氨砷压法气相外延生长GaAs_(1-x)P_x:N/GaP

近年来发现,在磷化镓透明衬底上气相外延生长掺氮磷砷化镓时,由于等电子陷阱杂质氮这一发光中心的引进,使高x值的GaAs_(1-x)P_x(x>0.5)由低发光效率的间接跃迁型能带结构,转变为具有高发光效率的“类直接跃迁”型能带结构GaAS_(1-x)P_x:N(x>0.5),这种材料可用来制造橙红色和黄色发光器件.由于较短波长具有较高的视感度,其实际流明效率超过用GaAs_(0.06)P_(0.04)/GaAs制成的红色发光器件.     

CdS_xSe_(1-x)量子点异常的变温光致发光谱特性研究

采用一种简单的旋涂热蒸发方法在InP衬底上制备出CdSxSe1-x量子点.利用变温光致发光谱(温度范围:10～300K)研究CdSxSe1-x量子点的光学特性.在温度为180～200K范围内,光致发光谱的积分强度随温度升高呈现出一种异常现象.当温度由10K升至300K时,带隙能红移61.34meV.根据Vegard定律,由X射线衍射数据和室温光致发光谱峰位能量计算得到CdSxSe1-x量子点中S和Se的成分比为0.9:0.1.此外,通过光致发光谱峰位能量和曲线拟合得到CdS0.9Se0.1量子点材料Varshni关系参数为:α=(3.5±0.1)10-4eV/K,β=(210±10)K.     

超晶格覆盖层对拓展InAs量子点发光波长的影响

提出了一种调节InAs量子点长波长发光的方法.采用分子束外延生长GaAs/InAs短周期超晶格作覆盖层,可以拓展量子点发光波长至1.3 μm～1.5μm.研究了不同超晶格周期作覆盖层对InAs量子点的晶体结构和光学特性的影响:发现随测试温度的升高,量子点的PL发光强度增强的一种反常现象.认为这是不同量子间载流子输运的结果.     

Sb含量对Ni46Mn41In13-xSbx结构、相变和磁性的影响

系统地研究了铁磁形状记忆合金Ni_(46)Mn_(41)In_(13-x)Sb_x(x=0,2,4,6,8,10,12,13)的结构、相变和磁性能.研究表明:系列合金仍然为L21立方结构,原子排列有序度有所提高.居里温度和马氏体逆相变温度在x6时均随x的增大而逐渐降低;在x6时均随x的增大而逐渐升高.磁化强度-温度曲线显示,Sb对In的替代引起主族元素p轨道和过渡族金属d轨道之间p-d轨道杂化作用改变,导致Ni_(46)Mn_(41)In_(13-x)Sb_x奥氏体和马氏体磁化强度变化趋势随Sb含量的增加出现反转.     

Ⅱ型量子阱In_(1-x)Ga_xAs/GaSb_(1-y)As_y中激子的结合能

该文提出ρ和Z相耦合的试探波函数,采用变分法计算了Ⅱ型量子阱In_(1-x)Ga_xAs/GaSb_(1-y)As_y中激子的结合能。发现随合金组分(x,y)的增加结合能增加,随阱宽b的减小,结合能单调上升。当阱宽b在10 nm附近时,材料由半导体转变为半金属。此外,还与Ⅰ型量子阱GaAs/Ga_(1-x)Al_xAs中激子结合能作了比较。     

Mn_5Ge_(3-x)Sb_x(x=0,0.1,0.2,0.3)化合物的晶体结构和磁性

测量了不同温度下系列化合物Mn_5Ge-(3-x)Sb_x(x=0,0.1,0.2,0.3)的磁性。这种化合物具有Mn_5Si_3型D8_8晶体结构,空间群为P6_3/mcm。随着元素Sb含量的增加,居里温度T_c随之增加,而Mn原子的平均磁矩和有效磁矩随之减少。     

直接带隙Ge/Si_(1-x)Ge_x量子阱中激子态和带间光跃迁

利用有效质量近似和变分原理,对直接带隙Ge/Si1-x Gex量子阱中激子态和带间光跃迁进行研究.结果表明:直接带隙Ge/Si1-x Gex量子阱中带间光跃迁能、激子复合时间和基态振子强度依赖于阱宽和Si1-x Gex中Ge含量.当阱宽大于30nm时,跃迁能、激子复合时间、振子强度对Ge含量和阱宽的变化不敏感;基态线性光极化率随着Ge含量的增加而减小,同时光极化率峰值所对应的光子能量减小.     

GaAs_(1-x)Sb_x/GaAs量子阱的Type-II特性

研究了分子束外延生长的不同含量的GaAs1-xSbx/GaAs量子阱的光荧光特性和时间分辨光谱特性.分析表明,利用电子空穴分离导致了能带弯曲和能带填充效应,实验结果说明了GaAs1-xSbx/GaAs异质结至少在Sb原子数目百分比为16%￣26%时是Type-II结构.     

四元混晶InGaAsP应变量子阱在压力调制下的能带转型

采用模型固体理论计算了四元混晶In1-xGaxAsyP1-y/In0.85Ga0.15As0.7P0.3/In1-xGaxAsyP1-y单量子阱系统中电子和空穴的能带结构,研究了流体静压力对能带的调制作用.结果表明:通过引入流体静压力,可以方便地实现单量子阱的能带转型(类型Ⅰ到类型Ⅱ的转变);当x=0.2,y=0.7时,电子、重空穴、轻空穴能带转型时的临界压力分别约为0.5,8,1.5GPa;0.5GPa≤P8GPa时,量子阱的能带均为类型Ⅱ.     

ZnS量子点/聚氨酯纳米复合材料的荧光光谱研究

摘要：合成了高水溶性ZnS半导体量子点(QDs)及ZnS量子点/聚氨酯(PU)纳米复合材料。制备了用巯基丙酸(MPA)表面改性的ZnS量子点溶胶,再利用铸膜法得到了ZnS量子点/聚氨酯(PU)纳米复合膜。根据Brus模型和透射电镜分析可知,70 ºC下回流得到的ZnS量子点的尺寸为4-6 nm。荧光光谱表明,提高反应温度可显著提高ZnS量子点的发光强度;位于400 nm左右的发光带属于束缚态或受限态发光,而不是带边发光,这起因于束缚态载流子(电子和空穴)的辐射再结合; ZnS量子点/聚氨酯纳米复合材料的荧光光谱特性表明,复合材料中ZnS量子点的尺寸分布没有受到太大影响,不过发光带从400 nm蓝移到360 nm左右。     

AlGaAs插入层对InAs/AlGaAs/GaAs量子点的尺寸分布影响

采用MBE系统,在GaAs(001)表面用S-K模式分别在原子级平坦的GaAs和AlGaAs/GaAs表面沉积3 ML的InAs量子点,利用STM研究了AlGaAs插入层对InAs/GaAs量子点尺寸分布的影响。研究发现,AlGaAs插入层会使InAs/GaAs量子点平均尺寸变小,而尺寸分布变得分散;采用不同的InAs沉积速率生长量子点,发现随着InAs沉积速率的加快,量子点平均尺寸变小,密度增大,尺寸分布更为集中。     

Bi_(0.96)Sb_(0.04)单晶体的量子振荡及输运性质

铋锑(Bi_(1-x)Sb_x)合金在拓扑绝缘体的研究中具有重要的意义,Bi_(0.96)Sb_(0.04)单晶体的体电子具有类似狄拉克锥型的电子结构,具有特别的研究价值.通过对Bi_(0.96)Sb_(0.04)单晶体输运性质的测量发现其电阻率在温度高于120K呈现出类半导体材料的性质,而在低于120K呈现出类金属材料的性质.外加磁场后,其输运性质在低温和低场时观察到明显的弱反局域化特点.样品的磁电阻在高场下表现出了舒勃尼科夫-德哈斯(Shubnikov de Hass,SdH)振荡,且这一量子振荡在样品的霍尔电阻上表现得更加清晰,霍尔效应和量子振荡实验数据推算的载流子迁移率相互吻合.通过旋转被测样品在磁场中的角度,可以推测出输运过程主要由体电子承担,并得到费米面的大致形状近似为长短轴之比约为1.36∶1的椭球面.     

能带调控提高GaN/InGaN多量子阱蓝光LED效率研究

In Ga N/Ga N多量子阱中由于存在极化效应导致能带弯曲,并由此导致电子和空穴在空间上被分离,因此严重降低了Ga N基LED的发光效率.针对此问题,我们设计了一种组分渐变的量子阱结构,利用组分与能带的关系对量子阱进行能带调控,使得量子阱中的能带弯曲减弱.该方法有效增加了LED的光功率和外量子效率.电致发光谱测试显示,在注入电流为35 A/cm2时,具有能带调控量子阱的LED其外量子效率比传统结构的LED提高了10.6%,发光功率提高了9.8%.能带模拟显示,能带调控后的量子阱中能带倾斜现象减弱,且空穴浓度明显增加,因此电子空穴波函数在空间中的重叠面积得到有效提高,最终提高了辐射复合效率.     

ZnS量子点/聚氨酯纳米复合材料的荧光光谱

采用水相法制备了经巯基丙酸表面改性的ZnS量子点溶胶,再利用铸膜法得到了ZnS量子点/聚氨酯纳米复合膜.通过紫外吸收光谱和荧光光谱等方法对制得的ZnS量子点及ZnS量子点/聚氨酯纳米复合膜进行了分析表征.紫外吸收光谱表明,纯化前后ZnS量子点的尺寸没有变化,根据Brus模型可知,70℃下回流得到的ZnS量子点的尺寸为30 nm.荧光光谱表明:提高回流温度可显著提高ZnS量子点的发光强度;ZnS量子点水溶液在400 nm左右的发光带是受限态发光,归因于ZnS量子点表面锌原子空位产生的载流子辐射再结合;复合后发光带从400 nm红移到425 nm左右.     

量子阱中InAs/In1-xGaxAs自组织量子点的电子结构

采用有效质量近似和绝热近似,计算了量子阱中InAs/In1-xGaxAs自组织量子点(点在阱中,DWELL)的电子结构和光学性质. 结果表明,电子能级随受限势的增大而升高,并随着量子点的尺寸的增大而降低,而且量子阱的宽度和量子点浸润层的厚度增加也会导致能级有所降低. 说明DWELL结构参数变化会使光致发光峰发生相应的蓝移或红移.     

纤锌矿ZnO/Zn_(1-x)Mg_xO非对称双量子阱中电子的带间跃迁光吸收

考虑纤锌矿ZnO/Zn_(1-x)Mg_xO非对称双量子阱中内建电场的作用,运用有限差分法自洽求解导带(价带)薛定谔方程和泊松方程,得到系统中电子(空穴)的能级和波函数,进一步采用黄金费米法则求得电子带间跃迁的线性和非线性光吸收系数及折射率变化.结果显示,由于ZnO/Zn_(1-x)Mg_xO双量子阱中MV/cm量级的强内建电场,系统对尺寸和组分的调节作用较为敏感.当左阱宽度较小和中间垒达到一定宽度时,双阱的耦合作用增强;在给定阱垒宽度时,势垒的内建电场均随Mg组分的增加而增加,导致导带电子和价带空穴能级差变大且电子与空穴的空间分离,吸收峰及折射率变化峰值发生蓝移且相应峰值减小;随着中间垒宽度增加,相应峰值减小且发生红移;随着右阱宽度的增大,相应峰值先增后减且发生红移.此外,入射光强度可调节光吸收系数及折射率变化,随着光强的增加,光吸收系数及折射率变化峰值减小.     

CdS量子点敏化SnO_2-TiO_2复合电极的制备及其可见光催化性能研究

采用微波辅助化学浴沉积法(MABCD)制备CdS量子点敏化SnO_2-TiO_2复合电极,并研究了不同反应条件对其光催化性能的影响。结果表明:CdS量子点敏化可将SnO_2-TiO_2复合电极的吸收范围扩展到可见光区域,其吸收边在570nm左右。研究发现,CdS-SnO_2-TiO_2复合电极阶梯式的能带结构和良好的界面接触均有助于促进光生载流子的转移,从而减少复合,提高SnO_2-TiO_2复合电极的可见光催化性能。当微波反应时间为40min时,CdS-SnO_2-TiO_2复合电极对Cr(Ⅵ)的还原率达到93%。     

GaAs/Al_xGa_(1-x)As和In_(1-x)Ga_xAs/GaSb_(1-y)As_y量子阱中激子的结合能

计算了GaAs/Al_xGa_(1-x)As和In_(1-x)Ga_xAs/GaSb_(1-y)As_y量子阱中激子的结合能,得到了结合能随阱宽和阱深的变化。结果表明,在这两类量子阱结构中激子结合能的变化规律有本质的不同。     

锑化物超晶格长波红外焦平面探测器研究进展

锑化物的研究开始于20世纪50年代,70年代随着超晶格概念及后来能带工程的出现,锑化物在红外探测领域的潜力逐渐显露.基于现实的需求,锑化物材料的生长外延及工艺处理技术取得了快速进步,这也得益于之前对Ⅲ-Ⅴ族材料的大量研究.Ⅱ类超晶格(T2SL)的发展主要源于两个主要原因:首先相对于HgCdTe材料,Ⅱ类超晶格具有低成本、可重复性、可操作性、高均匀性等优势,尤其在长波红外及以上波段,Ⅱ类超晶格相对于HgCdTe的优势更明显.其次与HgCdTe材料相比,Ⅱ类超晶格具有很低的俄歇复合概率,这意味着Ⅱ类超晶格红外探测器具有比HgCdTe探测器更低的暗电流或更高的工作温度,提高长波焦平面的工作温度对于降低成像系统的功耗、尺寸及重量至关重要.另外,大气窗口在8–14μm有最高的透射率,同时温度为室温(300 K)的物体所发射的红外辐射波长大约为10μm.因此,长波红外探测对于InAs/GaSbⅡ类超晶格极具价值.理论上Ⅱ类超晶格红外探测器在等效截止波长下能提供同等或超越HgCdTe探测器的性能.但由于Ⅱ类超晶格材料在少子寿命上与HgCdTe存在很大差距,导致Ⅱ类超晶格探测器在耗尽区有很高的产生复合电流.为了抑制产生复合电流及其他机制暗电流,提出了各种结构并应用于Ⅱ类超晶红外探测器上,如PπMN结构、CBIRD以及单极势垒型等,极大地降低了长波器件的暗电流,同时增加了器件阻抗及探测率.此外,InAs/InAsSb超晶格的提出,避免了由Ga在禁带引入复合中心,有效地提高了少子寿命.随着Ⅱ类超晶格技术及理论的不断完善,锑化物超晶格长波焦平面在可操作性、均匀性、稳定性、可扩展性上的优势将更为明显.