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,     

ZnO基异质结紫外光发射器件研究进展

宽禁带半导体ZnO具有高达60 meV的激子束缚能,是一种极具潜力的短波长发光材料.在其p型掺杂存在巨大挑战的现状下,发展ZnO基异质结光发射器件不失为一种理想的选择.本文围绕p-n结型和MIS结型(金属-绝缘体-半导体)两类异质结构,介绍了ZnO紫外发光二极管(LED)和激光二极管(LD)的研究进展.针对ZnO异质结LED/LD存在的问题(如:发光效率低、稳定性差),重点介绍了通过引入ZnO单晶纳米线和金属局域表面等离激元,以及采用表面钝化等方法,改善器件性能方面的研究工作.     

Ag/BaTiO3复合材料的非线性V-I特性

金属粒子分散相与某些介质材料基体形成的复合材料具有独特的光学、电学等性质.但目前的研究主要集中在光学性质方面,而对这类材料的电学性质研究得很少.氧化锌压敏电阻器的微观结构为半导化的ZnO晶粒被一层很薄的绝缘相所包围,该绝缘相所形成的高阻晶界具有隧道效应,从而使材料具有抑制电压和吸收浪涌电流的功能,由于半导体ZnO晶粒仍具有一定电阻值,所以在一些大电流场合,其伏安特性的电压值随电     

N掺杂ZnO的缺陷识别与物性调控

ZnO由于其室温下激子稳定存在,因此是一种具备高效发光性能的宽禁带半导体材料.然而,由于ZnO材料本征缺陷种类繁多、性质复杂,且缺乏合适的p型掺杂剂,其出色的光电性能一直未得到应用.近年来,越来越多的研究工作指出, ZnO的材料性质极大程度依赖于其中杂质缺陷的组成,因此对ZnO中缺陷的种类识别和调控手段的研究成为ZnO材料走向应用前待解决的重要问题.本文结合近年来的研究进展,介绍了ZnO中各类本征缺陷的性质和调控手段,指出了N掺杂ZnO体系中受主的主要来源,获得了抑制补偿施主和诱导浅受主的一系列有效方法.在此基础上,提出了等价元素-受主共掺技术,实现了ZnO纳米材料的p型掺杂及同质结LED,并进一步拓展了ZnO纳米材料应用于存储器和宽频光探测器.     

分散有ZnS:Mn2+纳米微粒的玻璃的制备和光学性质

近年来半导体纳米微粒的光物理性质引起了人们越来越大的研究兴趣。半导体微晶随着其尺寸的变小能够表现出光物理性质上的量子尺寸效应。以往人们研究涉及较多的是半导体微晶的本征特性及其与周围介质的作用。自从Bhargava等报道了化学反应合成的ZnS:Mn~(2+)纳米微粒的光学性质,掺杂半导体纳米微粒发光性质的研究受到了极大的重视。掺杂纳米微粒有可能成为新的一类发光材料。     

手性无机纳米粒子:生物应用的新机遇

近年来,以手性生物分子和无机纳米粒子为基元构建的手性纳米结构因其具有新颖而独特的物理化学性质受到研究人员的广泛关注.手性分子与无机纳米粒子的耦合实现了手性从分子尺度向纳米尺度的跨越,将为光学和生物应用带来新的机遇.本文介绍了生物分子诱导的半导体纳米粒子的手性,系统阐述了手性无机纳米结构的构筑及光学性质,对手性纳米粒子的生物效应进行了简要介绍,并展望了手性纳米结构未来发展的前景和挑战.     

ZnO纳米颗粒的自组装及多孔纳米固体的研制

利用溶剂热压方法, 以ZnO纳米颗粒和不同种类的溶剂为原料, 制备了介于纳米粉体和纳米陶瓷体之间的过渡态——体块ZnO多孔纳米固体, 并研究了水热热压条件下ZnO纳米颗粒的自组装行为. 实验结果表明: 当水在ZnO纳米颗粒间分布不均匀时, 在水较多的区域, ZnO纳米颗粒会溶解到高温高压下的水中. 温度升高水汽化并从固体中逸出时, ZnO纳米颗粒经历自组装过程而形成一些“纳米花朵”(nanoflowers), 并且这种自组装行为对于样品的光致发光性质有很大影响; 相反, 如果水在纳米颗粒之间均匀分布, 则可以得到ZnO多孔纳米固体, 而且其孔径比较均匀. 另外, 实验结果还表明, 通过改变溶剂的种类、热压温度和压力, 可以在一定程度上控制ZnO多孔纳米固体的孔径及孔容. 热分析结果显示, 这样制备的ZnO多孔纳米固体具有较高的热稳定性.     

高激发密度CdS晶体中的激子与电子散射的研究

七十年代以来,对Cds等Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体的受激发射的研究,推动了高激发密度半导体研究的发展,已经从实验和理论上认识到激子-电子散射发光是在100K以上温度时一种主要的复合过程,可以产生较高的增益。以往的工作多是偏重于受激发射研究,以获得激光的输出,讨论结果偏重于发射带随温度的变化关系,对于散射发光的动力学过程研究很少。 近年来,由于快速光学信息处理的研究发展,人们对这类材料的光学非线性及双稳态现象很感兴趣。这是因为激子等元激发态产生的光学非线的弛豫时间短,有良好的响应特性。 本文中,我们研究了CdS单晶中高激发密度下的激子-电子散射发光过程。从发光带的     

半导体压电型纳米环诞生

据美国Science,2004,303:1348报道,美国亚特兰大佐治亚理工学院王中林教授领导的研究小组在世界上首次得到具有压电效应的半导体纳米环结构.该研究成果是继王中林2001年首次发现半导体纳米带结构后又一重大原创性成果.     

热处理对表面包覆纳米In2O3有机溶胶光学性质的影响

1983年美国Hugles研究所的Jain和Lind在市售的半导体微晶掺杂的滤波玻璃中发现了半导体纳米材料大的三阶非线性效应和超快速的时间响应.从此半导体纳米材料作为一种新的非线性光学材料引起了科学界的瞩目,对它的研究也蓬勃开展起来.体相In_2O_3是一类具有较大非共振三阶光学非线性的无机材料(λ=1.9μm,x~(3)=1700×10~(-15)esu.为了研究其在纳米尺度下光学非线性的变化和寻找高光学非线性的半导体纳米材料,我们采用热水解法合成了表面包覆有硬脂酸的纳米In_2O_3有机溶胶体系.采用表面包覆是基于以下两方面的考虑:首先,纳米材料由于其微小的颗粒和大的表面积,是热动力学上不     

四针状纳米ZnO场发射性能及H2热处理效应

通过热蒸发反应沉积的方法制备了大面积的四针状ZnO纳米结构材料. 四针状纳米结构具有细小的尖端尺寸, 为六方纤锌矿晶体结构. 在不同极间距下测试了样品的场发射性能, 其开启电场约为3.7 V/μm, 并利用Fowler-Nordheim方程对场发射特征进行了分析. 进一步采用在H2气氛中退火的方法优化了四针状纳米ZnO材料的场发射性能, 降低了开启电压. 研究结果表明, 四针状纳米ZnO体现出较低的开启电压和高的发射电流密度, 是具有广泛应用前景的冷阴极场发射材料.     

封面说明

正自然界中的手性现象广泛存在.许多生物分子如氨基酸、核酸和糖等在紫外光区具有本征的光学手性.调控具有光学活性的金属纳米颗粒形成具有可设计的光学手性结构,将有利于丰富手性光学和手性结构的研究.近年来, DNA纳米技术为精确调控纳米粒子的空间排布提供了一种有效的方法,能够构建具有复杂几何结构的手性纳米结构.王强斌课题组以具有等离子体光学活性的贵金属纳米粒子为例,综述了利用DNA     

ZnO纳米结构及其在钙钛矿光伏电池中的应用

近年来,有机-无机杂化钙钛矿光伏电池取得了突飞猛进的发展,已成为光伏领域的研究焦点;其光伏性能的不断提高不仅与钙钛矿材料自身质量与光电特性的提升有关,同时依赖于载流子传输层的优化与设计.鉴于ZnO的优势和特性,本文聚焦于ZnO纳米结构设计及其在钙钛矿光伏电池中的应用,简述了ZnO材料独特的光电性质,总结了ZnO纳米结构的制备方法及合成原理;详细综述了不同维度ZnO纳米结构在钙钛矿光伏电池中的发展进程,着重阐述了化学掺杂、表面修饰、应力调控策略在ZnO基钙钛矿光伏电池性能优化方面的研究进展.本文系统总结了ZnO电子传输层的国内外研究现状、应用前景及发展趋势,为设计构筑高性能ZnO基钙钛矿光伏电池提供了重要的指导.     

稀土离子对DBS表面包覆的Fe2O3纳米微粒非线性光学特性的影响

半导体超微粒因其在光作用下产生局域浓度很高的载流子而导致显著的光发射和非线性光学响应,并且表面修饰能极大地改变半导体超微粒的这些特性。Fe_2O_3纳米微粒是一类重要的过渡金属半导体材料。文献报道表面包覆的Fe_2O_3纳米微粒溶胶具有较大的三阶非线性极化率,而未见有关稀土RE~（3 ）掺杂的 Fe_2O_3纳米微粒溶胶的研究报道。本文采用胶体化学法首次制备了用DBS（十二烷基苯磺酸钠）包覆其表面的稀土RE~（3 ）（RE=Ce,Pr,Sm,Tb）掺于Fe_2O_3晶格内的纳米微粒溶胶和附着于Fe_2O_3表面的纳米微粒溶胶。研究了它们与表面包覆的和裸的 Fe_2O_3纳米微粒以及体Fe_2O_3吸收光谱的差异。在Ar~ 488nm激光的作用下,采用Z-scan技术对上述四种纳米微粒的非线性光学特性进行研究。结果表明,与表面包覆的Fe_2O_3纳米微粒溶胶相比,表面包覆的稀土离子掺杂于Fe_2O_3晶格内的纳米微粒溶胶其三阶     

ZnS-SiO2纳米复合材料的结构和性能

随着微电子学和光电子学的发展,信息处理要求存储材料具有极高的存储密度和极快的响应速度.近来理论研究表明,当半导体晶粒的尺寸小于10nm时,材料的三阶非线性极化率和快速响应速度都将提高.因而纳米复合材料可望成为一种优越的存储材料,并引起人们的广泛关注.1983年,Jain等在Cd(SSe)掺杂玻璃中观测到了较大的三阶非线性光学系数.1989年,Nogami等通过Sol-gel工艺制备了半导体掺杂的凝胶玻璃.我们也采用类似的工艺制备了CdS掺杂的凝胶玻璃,并观察了量子尺寸效应和非线性光学效应.但对这种纳米粒子掺杂形成的复合材料的结构,还缺乏了解.本文通过溶胶凝胶工艺,制备了ZnS分散在SiO_2玻璃中的纳米复合材料.采用XRD,TEM,RDF,Raman光谱对其结构进行了表征.并通过吸收光谱观察到了蓝移现象.利用简并四波混频(DFWM)方法测量了其三阶非线性光学系数.最后讨论了结构对性能的影响.     

新型络合物高效非线性光学材料——CMTC晶体

利用双重基元模型和分子工程方法,研究探索出一种可用于半导体激光(LD)直接倍频的新型络合物型高效非线性光学材料——硫氰酸汞镉(CMTC)晶体.本文第1次报道采用降温法自混合溶剂中生长CMTC单晶.对该晶体的结构、光学及非线性光学性能进行了较全面的研究.在络合物材料中,CMTC首次实现了半导体激光室温下直接倍频,获毫瓦级高效蓝紫光输出.     

新型聚苯胺团簇的飞秒非线性吸收

发展新型的光子开关在光计算和光通讯领域里具有重要的意义.团簇——作为空间尺度,是零点几到几十纳米的原子或分子的微观和亚微观聚集体显示出与通常固体材料不同的电子和光学性质.目前,无机纳米材料大的三阶非线性光学效应已引起了国内外的重视,深入的研究可望将团簇开发成一类具有特殊性能的非线性光学材料.本文报道一种嵌埋于有机玻璃(PMMA)中的聚苯胺(PAn)团簇的飞秒非线性光学特性.采用飞秒瞬态吸收激光光谱技术分别测量了近共振和非共振条件下的PAn团簇的光激发和弛豫过程,测量结果显示出PAn团簇的量子尺寸效应导致了其具有比纯聚苯胺固体薄膜更快的光学响应过程.     

粒径对纳米氧化锌的生物累积和氧化应激的影响

纳米ZnO的大量生产和使用,使其不可避免地被释放到水环境中,对水生生物产生潜在危害.研究表明,粒径是影响纳米ZnO水生毒性的重要因素之一.然而,纳米ZnO的粒径对其在生物体累积及诱导氧化应激的程度尚不清楚.为了阐明粒径对纳米ZnO的生物累积和诱导氧化应激的影响,本研究考察了大型溞(Daphnia magna)分别暴露于3种粒径ZnO(原始粒径为30、50和90 nm)时生物体Zn累积量、氧化应激生物标志物的动态变化,并分析了在单位内暴露剂量(单位Zn累积量)下粒径对纳米ZnO诱导大型溞氧化损伤的差异.结果显示, 90 nm ZnO对大型溞的24 h活动受抑制率高于其他2种粒径的纳米ZnO.与30 nm ZnO相比,暴露于50或90 nm ZnO时大型溞体内的Zn累积量在暴露前期(6 h内)就有显著升高,且6 h时90 nm ZnO暴露组大型溞体内的Zn累积量显著高于50 nm ZnO暴露组(P0.05).该结果表明, 90 nm ZnO相比于其他2种粒径的纳米ZnO更容易在大型溞体内累积.氧化应激生物标志物的测试结果显示,暴露于90 nm ZnO的大型溞体内单位Zn累积量对应的丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量显著高于30和50 nm ZnO暴露组(P0.05),表明在单位内暴露剂量下, 90 nm ZnO造成大型溞氧化损伤的程度最高.这可能与90 nm ZnO的水动力学直径显著小于其他2种粒径的纳米ZnO有关.综上,水动力学直径相对较小的90 nm ZnO更容易被大型溞摄取和累积,且在单位内暴露剂量下诱导生物体氧化应激的能力更强.纳米材料的水生态风险评价不仅要考虑其原始粒径,更应该关注其在水相中的粒径大小.     

阴阳离子共掺杂ZnO透明导电薄膜的研究进展

ZnO基透明导电薄膜具有成本低、环境友好、抗辐射能力强、对H等离子体耐受性好等优点,是金属氧化物半导体研究领域的一个极为重要的方向.目前,无论阳离子还是阴离子单独掺杂的ZnO透明导电薄膜在电导率、可见光透过率和热稳定性等方面依然不能完全满足光电器件的要求,为此人们开展了阴阳离子共掺杂ZnO薄膜光电性质的研究工作,取得了良好的效果.本文从理论和实验研究两方面,总结了阴阳离子共掺杂ZnO透明导电薄膜的最新研究成果,系统阐述了阴阳离子对ZnO薄膜的光学、电学和热稳定性的影响规律,分析了阴阳离子共掺杂ZnO研究所面临的问题和挑战,为相关领域的研究和发展提供借鉴和参考.     

Li2BaSiSe4:一种具有显著二次倍频效应的新型复合金属硒化物

红外激光变频技术急需新型的具有优良性能的非线性光学晶体,但获得能够实现大倍频和高激光损伤阈值平衡的新型红外非线性光学晶体依然是巨大的挑战,进一步的工作仍是科研工作者的研究热点.本文通过高温溶液法将高正电性的碱金属锂,碱土金属钡以及无机半导体硅与硒熔合高温反应得到了一种新型红外非线性光学晶体Li_2Ba Si Se_4,并获得了其光学性质的实验数据.经过漫反射数据转化得到的光学带隙实验值为2.47e V,2.09μm光源下的倍频效应与商业化使用的AgGaS_2相当,约为KH2PO4(KDP)的30倍.第一性原理计算还分析了它的能带结构、态密度分布等.