量子点/硅质体编码纳米载体的制备

采用薄膜水化法制备了包覆绿色油溶量子点和红色水溶量子点的硅质体,红色量子点包覆于硅质体内腔中,绿色量子点包覆于类磷脂双层中.研究不同种类磷脂掺杂对硅质体结构的影响,采用预编码和后编码2种方式构建量子点/硅质体编码纳米载体.实验结果表明:利用硅质体包覆量子点可保持优良的光学性能,提高抗环境干扰能力,增加生物相容性;制备的掺杂25%DSPE的双色量子点/硅质体纳米荧光载体,粒径为100~150 nm,可实现其表面的生物偶联或化学修饰;采用绿色与红色荧光强度比2∶1,1∶1,1∶2的组合方式,制备分别出3种编码量子点/硅质体,为细胞内荧光成像及生物分子检测提供基础.     

铜掺杂对硒化锌量子点光电子特性的影响

利用水相合成法制备Cu:Zn Se量子点。采用表面光伏技术和紫外-可见吸收光谱,辅以高分辨透射电子显微镜,激光拉曼谱和X射线衍射图谱,研究掺杂铜对于Cu:Zn Se量子点微结构和光生电荷转移跃迁行为的影响。结果表明,掺铜后Cu:Zn Se量子点主带隙电荷转移跃迁产生的SPV响应强度比未掺铜Zn Se量子点高一倍。Cu:Zn Se量子点对应的主带隙表面光伏响应峰发生明显红移,表明铜掺杂态的电子能级位于导带底附近,并具有受体能级特征。研究发现,由于掺杂Cu2+离子导致Zn Se量子点光学带隙变小,而且变小的程度随掺杂量的增加而有所提高。实验证实,由于Cu2+离子的引入,Zn Se量子点立方闪锌矿结构(111)晶面X射线衍射峰出现分叉现象,它们分别对应于立方硒铜矿(101)和(102)晶面。     

胶体绿色量子点材料研究进展

绿色量子点材料是指不含镉、铅等有毒材料的新型绿色环保的材料,具有色彩明亮、发光纯度高、可精确调节发光颜色、低能耗等优异特性,是未来替代LCD的新型显示材料之一.近年来,科研人员开展了多方面的绿色量子点显示材料的研究,研发完成了以硅、磷、碳基为主的且不含镉、铅等无毒量子点材料的制备,同时结合稀土掺杂、离子掺杂以及有机与无机复合的方法,进一步提升了绿色量子点材料的光学特性,获得了可以实现高清显示的绿色量子点关键基础材料.文中重点介绍了胶体绿色量子点材料的种类、光电性能、生物相容性和应用场景的研究进展,并展望了胶体绿色量子点材料的未来发展趋势.     

ZnS:Cu~(2+)(1%)Cd~(2+)(x%)量子点的制备及光学性质研究

利用水热法制备纤锌矿结构Zn0. 99-xCu0. 01CdxS量子点.实验结果表明:Cu~(2+)和Cd~(2+)均取代了Zn2+的位置掺入到Zn S的晶格中,且其尺寸约为(4. 0±1. 0) nm. Zn S:Cu~(2+)(1%) Cd~(2+)(x%)量子点光学性质研究表明,量子点具有来自于Cu~(2+)离子3d轨道以及深能级Cd~(2+)空位的跃迁发射峰,且随着Cd~(2+)离子掺杂浓度的增加其发光强度降低.这可能因为随着Cd~(2+)掺杂浓度的增加,缺陷中心增加,非辐射复合过程增加,致使发射峰强度降低.     

1.3μm InAs/GaAs量子点侧向耦合浅刻蚀分布反馈激光器

为了简化工艺流程和减轻制备难度,提出了1.3μm分布反馈(distributed feedback,DFB)激光器的新型制作方法.该方法采用纯折射率侧向耦合(laterally coupled, LC)结构,将一阶光栅浅刻蚀在脊形波导两侧,避免了激光器材料的二次外延和光栅深刻蚀.采用非掺杂和p掺杂两种InAs/GaAs量子点(quantum dot, QD)样品来制备LC-DFB激光器.与采用传统方法制备的DFB激光器相比,非掺杂量子点LC-DFB激光器表现出了低的阈值电流,其值为1.12 mA/量子点层; p掺杂量子点LC-DFB激光器表现出了较大的特征温度和斜率效率.在室温下,这种浅刻蚀的LC-DFB激光器实现了单纵模连续输出,边模抑制比(side mode suppression ratio, SMSR)高达51 dB.同时,在不同的测试温度和注入电流下,这种激光器表现出了优良的波长稳定性. 1.3μm浅刻蚀量子点LC-DFB激光器有望在远距离光纤通信领域实现巨大应用价值.     

生物荧光标记物的新型材料——过渡金属离子掺杂的ZnS、ZnSe量子点

目前研究最成熟的是CdSe量子点,然而由于其包含有毒的重金属Cd离子使其在未来的生物、医学、药学等应用中存在着隐患,因此开发新的无镉量子点作为基质材料用于生物荧光标识成为当务之急．本文在介绍量子点作为荧光生物标记物研究进展的同时,重点阐述了过渡金属离子掺杂的ZnS、ZnSe量子点相对于非掺杂的含重金属的量子点的本质优越性,以及作为一种新型的生物荧光标记物的研究意义和进展,相信其将会在未来的生物医学领域大有作为．     

生物荧光标记物的新型材料——过渡金属离子掺杂的ZnS、ZnSe量子点

目前研究最成熟的是CdSe量子点,然而由于其包含有毒的重金属Cd离子使其在未来的生物、医学、药学等应用中存在着隐患,因此开发新的无镉量子点作为基质材料用于生物荧光标识成为当务之急．本文在介绍量子点作为荧光生物标记物研究进展的同时,重点阐述了过渡金属离子掺杂的ZnS、ZnSe量子点相对于非掺杂的含重金属的量子点的本质优越性,以及作为一种新型的生物荧光标记物的研究意义和进展,相信其将会在未来的生物医学领域大有作为．     

新型N,S共掺杂碳量子点的制备及其性能

通过水热反应法,以苹果酸、乙二胺(N源体)和L-半胱氨酸(S源体)为碳源,制备了N和S共掺杂的荧光碳量子点,对该碳量子点的形貌、结构、组成和光学性能进行了试验,试验选择150℃作为反应体系温度,pH值调整为8.0,反应时间为24 h.研究结果表明:制备的新型N,S共掺杂碳量子点粒径分布均匀,水溶性好;通过X射线电子能谱,发现新型N,S共掺杂碳量子点主要由C,N,O和S构成,N和S分别以氨基和磺酸基团的形式存在于碳量子点的表面;新型N,S-CDots的荧光量子产率达到了23.84%,表明其具有较好的荧光性能.     

多重量子点编码微球的高效制备与表征

选取了中心发射波长分别为528、597nm的2种CdSSe@ZnS量子点,采用了聚(苯乙烯-马来酸酐)(PSMA)介导法将上述量子点均匀、高效装载进入介孔聚苯乙烯微球(MPS)的孔道内,通过调节2种量子点的掺杂量,成功制备了一系列具有不同荧光特性的编码微球.利用扫描电子显微镜、荧光分光光度计、激光共聚焦荧光显微镜及流式细胞仪对制备得到的系列编码微球的性能进行了表征.结果表明:制备得到的编码微球可均匀分散于水相体系,其荧光分布均匀且微球间量子点荷载密度较为一致,有利于提高编码能力,同时通过2种量子点的有效组配实现了双色荧光的高精准编码与解码分析.     

碳量子点的抑菌性能研究

利用药敏法研究了碳量子点对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌性能。分别采用抗坏血酸和赖氨酸、抗坏血酸和乙二胺2种原料,在水溶液中制备了2种氮掺杂碳量子点。结果表明,抗坏血酸和乙二胺合成的碳量子点对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有明显的抑菌作用,测定了量子点对2种细菌的最低抑菌浓度,并对其机理进行了探讨;抗坏血酸和赖氨酸合成的碳量子点抑菌性能较弱。通过选择合适的合成材料来满足碳量子点在生物及医学上的需求。     

Controlling cavity reflectivity with a single quantum dot

Solid-state cavity quantum electrodynamics (QED) systems offer a robust and scalable platform for quantum optics experiments and the development of quantum information processing devices. In particular, systems based on photonic crystal nanocavities and semiconductor quantum dots have seen rapid progress. Recent experiments have allowed the observation of weak and strong coupling regimes of interaction between the photonic crystal cavity and a single quantum dot in photoluminescence. In the weak coupling regime, the quantum dot radiative lifetime is modified; in the strong coupling regime, the coupled quantum dot also modifies the cavity spectrum. Several proposals for scalable quantum information networks and quantum computation rely on direct probing of the cavity-quantum dot coupling, by means of resonant light scattering from strongly or weakly coupled quantum dots. Such experiments have recently been performed in atomic systems and superconducting circuit QED systems, but not in solid-state quantum dot-cavity QED systems. Here we present experimental evidence that this interaction can be probed in solid-state systems, and show that, as expected from theory, the quantum dot strongly modifies the cavity transmission and reflection spectra. We show that when the quantum dot is coupled to the cavity, photons that are resonant with its transition are prohibited from entering the cavity. We observe this effect as the quantum dot is tuned through the cavity and the coupling strength between them changes. At high intensity of the probe beam, we observe rapid saturation of the transmission dip. These measurements provide both a method for probing the cavity-quantum dot system and a step towards the realization of quantum devices based on coherent light scattering and large optical nonlinearities from quantum dots in photonic crystal cavities.     

量子点作为生物荧光探针的应用研究

量子点作为一种能发射荧光的半导体纳米微晶体,具有独特的光学性质。这决定了它在生物研究中有广阔的诱人的前景:如替代传统的生物荧光探针,具有荧光光谱较窄、量子产率高、不易漂白等优点;进一步讨论了量子点的电泳和微流控芯片的生物应用及其前景。     

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.     

白光LED用量子点玻璃的制备方法及应用研究进展

白光LED用量子点玻璃不但具有量子点高荧光效率、发光波长可调和较窄的发射波长等新颖的光学特性,而且量子点的热稳定性差和水氧抵抗性差的问题也很好的得到了解决,可以有效的避免封装材料黄化老化、发光不均匀和出现光斑等传统封装白光LED出现的问题。综述了白光LED用量子点玻璃的制备方法及其在LED的应用,并对白光LED用量子点玻璃的荧光效率和无铅、无镉量子点玻璃的研制提出了进一步展望。     

LED前沿技术：量子点（Quantum Dot）LED

LED技术以其高效、环保、节能在照明行业异军突起,然而LED最新的一项前沿技——量子点LED技术的出现将把LED的应用推向全新的高度。本文介绍了量子点LED的工作原理、技术优势、以及广阔的应用前景和范围。     

Quantum Size-Dependent Third-Order Nonlinear Optical Susceptibility in Semiconductor Quantum Dots

The density matrix approach has been employed to investigate the optical nonlinear polarization in a single semiconductor quantum dot(QD). Electron states are considered to be confined within a quantum dot with infinite potential barriers. It is shown, by numerical calculation, that the third-order nonlinear optical susceptibilities for a typical Si quantum dot is dependent on the quantum size of the quantum dot and the frequency of incident light.     

抛物量子点中极化子性质的研究进展

综述了近年来对抛物量子点中极化子性质方面的部分工作．在第一节中从电子-LO声子系的哈密顿出发首次采用线性组合算符和幺正变换方法，研究抛物量子点中弱耦合极化子的基态能量和结合能的性质．在第二节中研究量子点中与LO声子强耦合极化子的振动频率、基态能量、结合能和光学声子平均数的性质．在第三节中采用改进的线性组合算符方法研究抛物量子点中弱耦合极化子的相互作用能和有效质量的性质．在第四节中研究抛物量子点中与LO声子强耦合极化子的振动频率、相互作用能和有效质量的性质．在第五节中采用Pekar变分方法研究抛物量子点中强耦合极化子基态和激发态的性质．     

硅量子点表面钝化的发光研究

通过第一性原理模拟计算发现，对硅量子点表面的钝化条件不同，引入的局域态也不同。我们分别用Si=0和Si-O-Si键对量子点表面进行钝化，在带隙中引入了局域态；而分别用Si—H和岛一OH键对量子点表面进行钝化，在带隙中没有引入任何局域态。结合硅量子点的制备实验和发光的检测，可以解释硅量子点在不同条件下的发光机理。     

Optical pumping of a single hole spin in a quantum dot

The spin of an electron is a natural two-level system for realizing a quantum bit in the solid state. For an electron trapped in a semiconductor quantum dot, strong quantum confinement highly suppresses the detrimental effect of phonon-related spin relaxation. However, this advantage is offset by the hyperfine interaction between the electron spin and the 10(4) to 10(6) spins of the host nuclei in the quantum dot. Random fluctuations in the nuclear spin ensemble lead to fast spin decoherence in about ten nanoseconds. Spin-echo techniques have been used to mitigate the hyperfine interaction, but completely cancelling the effect is more attractive. In principle, polarizing all the nuclear spins can achieve this but is very difficult to realize in practice. Exploring materials with zero-spin nuclei is another option, and carbon nanotubes, graphene quantum dots and silicon have been proposed. An alternative is to use a semiconductor hole. Unlike an electron, a valence hole in a quantum dot has an atomic p orbital which conveniently goes to zero at the location of all the nuclei, massively suppressing the interaction with the nuclear spins. Furthermore, in a quantum dot with strong strain and strong quantization, the heavy hole with spin-3/2 behaves as a spin-1/2 system and spin decoherence mechanisms are weak. We demonstrate here high fidelity (about 99 per cent) initialization of a single hole spin confined to a self-assembled quantum dot by optical pumping. Our scheme works even at zero magnetic field, demonstrating a negligible hole spin hyperfine interaction. We determine a hole spin relaxation time at low field of about one millisecond. These results suggest a route to the realization of solid-state quantum networks that can intra-convert the spin state with the polarization of a photon.     

非对称量子点中弱耦合极化子激发态的性质

采用线性组合算符和幺正变换方法,研究非对称量子点中弱耦合极化子的激发态性质．导出弱耦合极化子的第一内部激发态能量、激发能量和共振频率随量子点的横向和纵向有效受限长度的变化关系以及第一内部激发态能量与电子-声子耦合强度的变化关系．数值计算结果表明：第一内部激发态能量、激发能量和共振频率随量子点的横向和纵向有效受限长度的减小而迅速增大,表现出奇特的量子尺寸效应．