纳秒激光加工生成网孔硅的发光

我们分别在氧气、氮气或空气等不同氛围中用纳秒脉冲激光在硅基上加工生成网孔结构,发现这些样品有增强的PL发光,且各样品的PL峰很相似。通过第一性原理计算,发现各种网孔结构表面的成键类型与密度是形成PL发光增强的关键,并由此提出相应的物理模型。     

二氧化锡量子点的制备及其光学性质

利用水热法制备了二氧化锡量子点,其粒径分布为4～7nm.高分辨透射电子显微镜(HRTEM)观察结果发现各种粒径的量子点均有良好的分散性;室温光致发光(PL)谱显示不同粒径的量子点在600nm处都有一个宽的发光峰,分析结果表明该发光峰与样品中的氧空位缺陷有关;样品的低频拉曼光谱显示在38cm-1处有一对称的声学声子拉曼峰,该峰随着样品尺寸的减小向高频方向移动.     

激光辐照单晶硅样品的研究

将功率为30W、波长为1064nm的YAG激光束(束斑直径0.045mm)照射在硅样品表面打出小孔,在孔内的侧壁上有很特殊的网孔状结构,其中的网孔壁厚为纳米尺度,解释孔侧壁网孔状结构的机理.孔侧壁上的网孔状结构有很强的受激荧光发光效应,发光峰中心约在700nm处.当样品在加工和检查过程中保持脱氧状态时,其样品几乎没有发光,证实了氧在PL发光增强上起着重要作用.我们用量子受限及其纳晶与氧化硅界面态复合的综合模型来解释其光致发光的增强机理     

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.     

锗量子点超晶格的光学特性

对自组装生长的Ge量子点超晶格样品进行了光荧光谱(PL谱)和拉曼散射谱(Raman谱)实验测量研究．对Si的TO发光峰和Ge的发光峰特征进行了深入讨论，通过对变温PL谱的拟合及分析提出了对Ge量子点尺寸和其电子有效质量一种新的测评方法；首次在非共振Raman模式下观测到低频声子模，研究了样品的结构组份、应变及声子限制效应问的关联性．     

硅锗薄膜上低维结构的PL发光的物理模型

采用高温氧化（800℃）和激光辐照低温氧化（300℃）的方法以及用激光直接辐照方法,在硅锗合金薄膜上生成锗纳晶。这两种方法所生成的锗纳晶所对应的光致发光（PL）在可见光范围。其中在606nm处有很尖锐的发光峰。经比较发现：低温氧化的样品所对应的PL光谱比高温氧化的PL光谱有明显的蓝移;在606nm处的PL光谱峰位没有变化;高温氧化的样品在606nm处PL光谱的强度明显增强。提出量子受限和锗纳晶与氧化硅的界面态综合发光模型来解释其PL光谱的产生及变化。     

超品格覆盖层对拓展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1．3μm～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．     

锗的双层纳米结构及其特性的检测分析方法

在高精度椭偏仪(HPE)系统中,采用激光照射硅锗合金衬底助氧化的新方法,在SiO2层中生成锗的双纳米面结构;并在样品生长过程中,用高精度椭偏仪(HPE)同步测量样品的纳米结构。采用XES分层对锗原子成份检测的结果与HPE的结果基本一致。用RAMAN光谱仪测量样品的横断面,发现很强的PL发光谱峰。用量子受限模型和改进的量子从头计算(UHFR)方法分析了PL光谱的结构。     

新型光学微腔中CdSe@ZnS胶体量子点溶液光致荧光特性研究

通过共形生长薄膜的方法在图形衬底上设计和制备一种新型的光学微腔结构,可以同时实现对光子的限制和对量子点溶液的空间限制.应用这种微腔结构,研究CdSe@ZnS胶体量子点溶液在微腔光子限制作用下的光致荧光特性.通过实验研究分析,发现在微腔光子限制作用下,CdSe@ZnS胶体量子点溶液的荧光强度随着浓度的减小反而逐步增强,与常规容器中的量子点溶液随浓度发光强度变化规律相反;对于小尺寸的光学微腔而言,量子点溶液的发光峰位随浓度增大而出现了蓝移,与常规容器中的量子点溶液发光峰位随浓度变化规律有区别.这些差异体现了微腔作用下量子点溶液光致荧光的不同机制.设计的新型光学微腔产生的限制作用,对于量子点的发光机制产生了重要的影响.     

自组织量子点的瞬态光谱性质研究

研究了多层自组织生长InAs/GaAs量子点的PL谱的发光强度、发光寿命及峰值能量的温度特性,发现同一层不同尺寸量子点之间、不同量子点层之间存在着强烈耦合,对两种耦合机制的温度特性进行了较详细的研究.     

Effect of protein molecules on the photoluminescence properties and stability of water-soluble CdSe/ZnS core-shell quantum dots

The fact that the photoluminescence properties of quantum dots are always strongly influenced by the environment limits the scope of further progress in the field of QD’ bio-applications. In this paper, the effects of immunoglobulin G (IgG) on the photo-luminescence properties and stability of water-soluble CdSe/ZnS core-shell quantum dots coated with amphiphilic poly (acrylic acid) (PAA) are studied. Photoluminescence (PL) spectra, UV-vis spectra and excited state lifetime measurements are used to characterize the influence of different protein molecules, such as IgG (goat anti-human IgG, rabbit anti-human IgG, human IgG, and goat anti-human IgG-human IgG conjugates), avidin and bovine serum albumin (BSA) on the PL properties of QDs. The PL intensity and stability of CdSe/ZnS are largely enhanced compared to that of pure CdSe/ZnS QDs when the IgG molecules are added into the QD solution. The PL intensity increases with increasing the IgG concentration, but there appears no influence on the PL peak and a full width at half maximum (FWHM). The PL evolution of QDs as a function of different protein molecules depends on the structure of protein molecules, which is used as a sensor to recognize human IgG. It is inferred that the interaction between PAA coating layer and IgG molecules results in the enhancement of PL intensity. The study of the effect of pH and ion strength on optical properties of QD-IgG mixed solution, compared with the pure QD solution, suggests that pH value and ion strength do not destroy the interaction between the PAA coating layer and IgG. Excited state lifetime analysis indicates that the PL enhancement comes from the passivation of surface of the QDs with the PAA coating layer. IgG molecules have no effects on the properties of the biological system but can increase the stability and PL intensity of CdSe/ZnS QDs, which will enlarge the application of QDs in biomedicine and other fields.     

闪锌矿InχGal-χ N/GaN量子点的光学特性

在有效质量近似下,通过变分方法研究了束缚于闪锌矿InGaN/GaN量子点中的激子态。详细研究了振子强度和发光波长随InGaN/GaN量子点结构参数和量子点内In含量的变化关系。数据结果表明:量子点结构参数和In含量对闪锌矿InGaN/GaN量子点的振子强度和发光波长有重要的影响;激子效应使量子点发光波长红移。     

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.     

激光作用生成的网孔硅结构

作者结合量子受限效应,提出纳硅晶与氧化硅界面态发光模型来解释激光作用生成的纳米网孔壁结构的强荧光效应。将功率为50W、波长为1064nm的YAG激光束(束斑直径0.05mm)照射在硅样品表面打出小孔,在孔内的侧壁上,有很特殊的网孔形结构,其中的网孔壁厚为纳米尺度,这里有很强的受激荧光发光效应,发光峰中心约在700nm处。我们将激光与硅样品的作用隔离于无氧化的环境里,分别比较了将硅样品浸入酒精、氢氟酸和水中的激光加工结果,其发光情况证实了该发光模型的真实性。优化激光加工的条件,我们获得了较强发光的样品。     

激光作用生成的纳晶硅与氧化硅界面态发光模型

我们结合量子受限效应,提出纳硅晶与氧化硅界面态发光模型来解释激光作用生成的纳米网孔壁结构的强荧光效应.将功率为50W、波长为1 064nm的YAG激光束(束斑直径0.05mm)照射在硅样品表面打出小孔,在孔内的侧壁上,有很特殊的网孔形结构,其中的网孔壁厚为纳米尺度,这里有很强的受激荧光发光效应,发光峰中心约在700nm处.我们将激光与硅样品的作用隔离于无氧化的环境里,分别比较了将硅样品浸入酒精、氢氟酸和水中的激光加工结果,其发光情况证实了该发光模型的真实性.优化激光加工的条件,我们获得了较强发光的样品.     

壳聚糖基荧光纳米微球的合成及性质

利用乙醇辅助的静电络合法在水溶液中成功合成了包覆CdSe／ZnS量子点的壳聚糖荧光纳米微球,可以通过调节壳聚糖、L--胺四乙酸及量子点等3种原料的投料比,实现对产物微球表面电荷和粒径的控制．采用动态光散射和荧光光谱研究微球,分别证实了产品的生理介质稳定性和优异荧光性质．荧光纳米微球在生理盐水中可以稳定存储两周以上,且荧光性质不变．因此,结合微球表面丰富的可修饰性官能团,表明荧光纳米微球在生物标记及检测方面拥有巨大的潜力．     

激光辅助刻蚀硅锗合金样品生成低维片状结构的PL发光

我们用激光辐照辅助电化学刻蚀法在硅锗合金上形成了多种氧化低维纳米结构,特别是硅锗合金薄膜裂解后生成条形片状结构,其条形片表面有纳米颗粒分布。发现这些纳米颗粒经空气氧化后在波长为760nm和866nm处有较强的光致荧光(PL)峰,高温退火后其PL峰(643nm和678nm)有明显的蓝移。实验结果支持量子受限(QC)发光模型。该项工作为制备硅和锗的强发光材料提供了新的方法。     

Zn基ZnO纳米棒阵列的制备和发光特性

N2H4.H2O水热体系中,在Zn基底上制备出了ZnO纳米棒薄膜。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)及发致发光谱(PL)等分析测试手段,研究了ZnO薄膜的形貌结构和发光特性。结果表明,预处理工艺不同,Zn基底表面状态不同,ZnO薄膜形貌也不同。在经预氧化形核的Zn基底上易于制备ZnO纳米棒薄膜。在单一取向的Zn基面上,易于制备ZnO纳米棒阵列。PL测试分析表明,ZnO纳米棒有强的近带边紫外光发射峰和弱的缺陷发射峰。阵列棒本征发射峰强度最高、缺陷峰最弱,反映了该ZnO纳米棒结晶质量高。     

一维CdS纳米结构的光致发光和微腔性能研究

运用低温变温宏观光致发光和共焦空间分辨光致发光光谱技术,研究了由催化剂辅助化学气相沉积方法生长的一维CdS纳米结构(纳米带和纳米棒)的发光机制及单个纳米结构光学微腔的性质。在10-290 K之间,光谱对温度的依赖关系清楚地显示了CdS纳米结构的室温近带边发光主要由自由激子发光及其声子伴线组成。纳米结构的端面和侧壁均可对近带边发光表现出较强的束缚作用,形成法布里-珀罗(FP)和回音壁(WG)两种谐振腔,并表现出较明显的非线性特征。深能级的缺陷发光在WG微腔中形成较强的等间距腔模式,而在FP微腔中其在轴向上的传播则损耗较大。上述结果有助于理解两种纳米结构光学微腔的机制,并支持了与激子相关的微腔模式的激子极化激元模型。     

Ultraviolet photoluminescence of porous anodic alumina films

Photoluminescence (PL) properties of porous anodic alumina (PAA) films prepared by using electrochemical anodization technique in a mixed solution of oxalic and sulfuric acid have been investigated. The PAA films have an intensive ultraviolet PL emission around 350 nm, of which a possible PL mechanism has been proposed. It was found that the incorporated oxalic ions, which could transform into PL centers and exist in the PAA films, are responsible for this ultraviolet PL emission.