纳米晶硅薄膜的量子尺寸效应研究

最近的一些研究指出，纳米晶硅薄膜具有量子点（ＱｕａｎｔｕｍＤｏｔ－Ｑ．Ｄ）特征。本文依据一些典型的理论模型，具体计算了纳米晶硅量子点（ｎｃ－Ｓｉ：ＨＱ．Ｄ）的量子化能级、激子的能量移动以及体系的库仑能量随纳米硅晶粒尺寸的变化，并结合我们自己，初步分析并讨论了这些能量参数对纳米晶硅量子点的共振隧穿、光致发光（ＰＬ）和库仑阻塞的影响。     

激光器的新成员--量子点激光器

量子点异质结构是窄带隙材料以纳米尺度连贯插入单晶体点阵中．这些微小结构为改进异质结构激光器的基本原理以及拓宽它们的应用提供了独特的平台．与量子阱激光器相比，量子点激光器因具有delta样的电子态密度而具有优异的光激发特性．近年来半导体量子点激光器的进展已经达到了一个新的水平，在某些最重要的应用方面，量子点激光器已经超过了量子阱激光器的一些关键特性．     

玻璃中半导体量子点的有效电场

玻璃中的半导体量子点通常是球形的纳米微粒，退极化因子在各方向均为l／3；借助于介质极化理论的一些一般结果，得到球形量子点内的有效电场；量子点内的有效电场与玻璃中的电场成正比，比例系数决定于玻璃和半导体量子点的介电常数．     

纳米硅薄膜中量子点的仓阻塞效应

用纳米硅薄膜制成了共振隧穿量子点二极管，在７７Ｋ温度下对其Ｉ－Ｖ特性进行了测量，得到了具有共振隧穿特征的实验结果。对实验结果分析表明，纳米尺寸晶粒构成的量子点具有库仓阻塞效应．     

一种新型多元均相时间分辨荧光免疫分析方法的建立

制备出具有光学特异性的3种不同颜色量子点纳米微球和铽螯合物，分别与CEA、AFP和HBsAg的两株抗体偶联，采用双抗体夹心法模式，充分利用两株抗体与抗原的相互作用，通过采集不同量子点发出的荧光信号，根据其信号的强弱判定标记在量子点纳米微球上的抗体结合的抗原的量，从而实现多元待分析物的定性定量分析．结果表明，量子点的荧光信号与CEA、AFP和HBsAg抗原浓度呈线性关系，其函数分别为：lgY-2．79173＋0．915841gX（R-0．99808）、lgY-3．69543＋0．456441gX（R=0．99848）和lgY-4．12898＋0．409451gX（R=0．99845），分析灵敏度分别为：0．44、0．24和0．02ng／mL．     

纳米硅薄膜中量子点的库仑阻塞效应

用纳米硅薄膜制成了共振隧穿量子点二极管，在77K温度下对其I－V特性进行了测量，得到了具有共振隧穿特征的实验结果。对实验结果分析表明，纳米尺寸晶粒构成的量子点具有库仑阻塞效应。     

半导体量子点光谱特性标准样品及高分辨透射电子显微镜粒径定值研究

半导体量子点纳米晶体是一类典型的纳米材料,具有独特的光学特性,已在生物医学、光电转换等领域得到应用.量子点纳米晶体的标准样品对其质量控制和产业应用都有重要的意义,但需要对其光学特性和尺寸特性进行准确测量研究.我们研制了以硒化镉量子点为代表的半导体量子点纳米晶体标准样品,并对其光学特性进行定值.针对目前制约量子点粒子尺寸准确测量的透射电子显微镜样品基底问题进行改进,用碳管-氧化石墨烯微栅代替常用的超薄碳膜微栅.通过高分辨透射电子显微镜表征得到晶格清晰的小尺寸半导体量子点纳米晶体的形貌像.这些结果有助于建立硒化镉量子点半导体纳米晶体的特征带边吸收峰值与粒子粒径的准确定量对应关系,从而推动量子点的应用.     

具有量子修正功能的三维蒙特卡罗MOS器件模拟

为了处理纳米MOS场效应管的量子效应，在蒙特卡罗模拟中引入有效势量子修正，并提出了基于PC机群的三维并行模拟算法．每个节点应用多层网格法求解一个子区域内各网格点的Poisson方程，采用有效势法对各网格点进行量子修正，并跟踪模拟一组带电粒子的加速飞行和随机散射运动，使所有节点的负载始终保持平衡．模拟实例表明，引入有效势修正的蒙特卡罗模拟结果与薛定鄂方程计算结果吻合得较好，所提并行算法也具有较高的加速比．     

多种纳米结构SiO2的制备及其生长机制研究

采用化学气相沉积方法,以Au量子点作催化剂在Si衬底上直接生长特定形貌的SiO2纳米结构．与传统的VLS机制相比,SiO2纳米结构的生长应该是SLS生长机制．     

锗纳米晶体团簇形成的量子点

采用氧化和析出的方法在氧化硅中凝聚生成锗纳米晶体量子点结构。其形成的锗晶体团簇没有突出的棱角和支晶结构,锗晶体团簇的轮廓较圆混,故可以用球形量子点模型来模拟实际的锗晶体团簇。对比了在高温(800℃-1000℃)条件下和在低温(400℃-600℃)用激光照射条件下所生成的锗纳米晶体结构的PL光谱和对应的锗纳米晶体团簇的尺寸分布。高温条件下生成的锗纳米晶体较小(3nm-4nm),低温用激光照射条件下所生成的锗纳米晶体较大(4nm-5nm);其分布结构显示某些尺寸的锗纳米晶体团簇较稳定(3．32nm、3．54nm、3．76nm、3．98nm、4．17nm、4．35nm和4．62nm等),适当的氧化条件可以得到尺寸分布范围较窄的锗纳米晶体团簇。用量子点受限模型计算了锗纳米晶体团簇的能隙结构,用Monte Carlo方法模拟了PL光谱和对应的锗纳米晶体团簇的尺寸分布,分别与实验结果吻合较好。     

InxGa1-xN/GaN应变量子点中激子的结合能

利用有效质量方法和变分原理，考虑内建电场效应和量子点的三维约束效应，研究了InxGa1-xN／GaN应变量子点中的激子结合能随量子点结构参数和量子点中In含量x的变化规律．结果表明，随着量子点高度L和半径R的增加，结合能降低，随着量子点中In含量的增加，激子的结合能增大．对给定体积的量子点，激子结合能存在一最大值，此时电子、空穴被最有效的约束在量子点内．对不同体积的量子点，最大值的位置在量子点高度L=1．7nm附近取得.     

量子阱、量子线及量子点

半导体纳米材料是纳米材料的一个重要组成部分,由于能带工程而实现的半导体超晶格、量子阱、量子线和量子点这类低维结构具有的独特物理性质,使得纳米薄膜、纳米微粒、纳米团簇、纳米量子点等所显示出的新颖的电、磁、光以及力学性质,令它们与电子学、光电子学以及通信技术、计算机技术的发展密切相关。纳米结构的电子和光子器件将成为下一代微电子和光电子器件的核心。     

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。     

半导体量子点的制备、性质和应用

量子点,又称“人造原子”,它是纳米科技研究的重要组成部分。由于载流子在半导体量子点中受到三维限制而具有的独特性能,构成了量子器件和电路的基础,在未来的纳米电子学、光电子学,光子、量子计算和生命科学等方面有着重要的应用前景,受到人们广泛重视。文章介绍了半导体量子点结构的制备和性质以及量子点器件的可能应用。     

InxGa1-xN/GaN量子点中的激子态

近年来,三元半导体合金InGaN由于在光电器件(高亮度的蓝、绿光发光二激管、激光二极管)上的应用而备受人们的关注．由于InN和GaN之间比较大的晶格失配导致在InxGa1-xN／GaN量子阱的InxGa1-xN激活层中自发形成一些纳米量级的富In类量子点．这些富In量子点就像三维陷阱一样,     

Si(111)表面上Ge量子点的理论研究

采用DFTB+计算方法对在Si(111)表面上三种不同形状的Ge量子点结构(六边形岛状量子点、条形岛状量子点以及光栅形量子点)进行结构优化,并采用CASTEP对结构的能量及光学性质进行计算。对这几类Ge量子点表面纳米结构的光学性质(介电函数、光吸收、复折射率、反射率)进行深入分析,经过比较后会发现这三种结构中光吸收能力最好的结构是条形岛状量子点纳米结构。     

具有量子修正功能的三维蒙特卡罗MOS器件模拟

为了处理纳米MOS场效应管的量子效应，在蒙特卡罗模拟中引入有效势量子修正，并提出了基于PC机群的三维并行模拟算法．该算法在每个节点应用多层网格法求解一个子区域内各网格点的Poisson方程，采用有效势法进行量子修正，并跟踪模拟一组带电粒子的加速飞行和随机散射运动，使各节点的负载始终保持平衡．模拟实例表明，引入有效势修正的蒙特卡罗模拟结果与薛定鄂方程吻合得较好，     

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.     

巯基乙酸作修饰剂合成CdS量子点及其光谱性质的研究

以巯基乙酸为稳定剂，通过控制反应温度、反应时间及pH值，在水相中合成了稳定的CdS量子点；用扫描电镜、红外光谱对CdS量子点进行了表征，结果表明巯基乙酸很好地修饰了CdS量子点，所合成的CdS量子点的平均粒径小，分散性好．紫外吸收光谱和荧光光谱研究表明，该量子点有较好的发光性能．与此同时。还定性分析了牛血清白蛋白（BSA）与量子点的共振散射光谱，实验表明，一定浓度牛血清白蛋白的加入使其共振散射性能有规律地增强．     

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．