PNB聚合物中双激子对静电场的响应

在Baranowski B櫣ttner Voit模型下,研究了计入静电场后聚对苯亚胺PNB(pernigraniline base)中的双激子(biexciton)激发态.数值计算表明,当电场为零时,双激子是自陷的极化子双激子;随着电场强度E的增加,缺陷将沿电场方向发生移动;而当E 1.8×104V/cm时,双激子将被静电场解离,形成正、负双极化子(bipolaron)而束缚在链端.这与赵等人关于高分子(如PPV,PPQ等)在强电场下,双激子不能产生而只能形成双极化子的结论相似.计算中没有出现反向极化现象.     

基态非简并聚合物中极化子对的碰撞

基于紧束缚的Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型,利用非绝热的动力学方法,研究了基态非简并聚合物中负电极化子(电子型极化子)和正电极化子(空穴型极化子)的碰撞过程.研究发现,弱电场下两个极化子碰撞分开再相遇形成极化子激子,中等强度电场下它们碰撞分开后成为两个准粒子,强电场下负电极化子和正电极化子碰撞后直接解离.     

电场对量子阱中激子的影响

利用变分方法计算了GaAs/Al_2Ga_(1-x)As量子阱中激子的束缚能,分析了电场、势阱宽度对激子束缚能的影响。采用明显不可分离的试探波函数,并考虑了电场对势阱中载流子几率分布的影响,计算了重空穴激子和轻空穴激子吸收峰位置随电场变化,结果与实验值符合得较好。     

III族氮化物量子点中类氢施主杂质位置对束缚激子结合能的影响

在有效质量近似下,运用变分方法,考虑内建电场效应和量子点(QD)的三维约束效应的情况下,研究了类氢施主杂质在量子点中的位置对III族氮化物量子点中束缚激子结合能的影响。结果表明:当类氢施主杂质位于量子点中心时,对于InxGa1-xN/GaN量子点,量子点高度和In含量存在临界值,当参数大于临界值时,约束在QD中束缚激子的结合能升高,激子态的稳定性增强,提高了激子的离解温度,使人们能在较高的温度条件下观察到半导体量子点吸收谱中的激子峰。而类氢施主杂质总是使束缚在GaN/A lxGa1-xN量子点中激子的结合能升高,载流子被更强的约束在量子点中。说明对GaN/A lxGa1-xN量子点,杂质使人们能在更高温度下观察到量子点中的激子。类氢施主杂质位于量子点上界面时,束缚激子的结合能最大,系统最稳定;随着施主杂质下移,激子结合能减小,激子的离解温度下降。     

聚合物中光致载流子的有效途径－激子解离

基于紧束缚SSH模型,本文讨论了激子的两种光跃迁,进一步提出了聚合物分子中光致载流子的有效途径-激子解离.我们发现:激子的高能跃迁使激子直接解离为自由的荷电载流子,从而参与聚合物分子中的光电流;低能跃迁形成的激子激发态的解离是强电场相关的,只有在强场下低能跃迁使激子解离为自由的荷电载流子.     

三元混晶中的Wannier激子的有效哈密顿量和束缚能

本文研究了三元混晶A_xB_(1-x)C中的Wannier激子与LO-声子的作用,导出了有效哈密顿量,在x=0,x=1的极限下它能完全蜕化成相应的二元晶体的有效哈密顿量,在大半径的情况下,对弱束缚的Wannier激子的基态能,束缚能,激子半径等参量以Al_xGa_(1-x)As为例进行了计算.     

类氢杂质对InxGa1-xN/GaN和GaN/AlxGa1-xN量子点中束缚激子态的影响

在考虑内建电场效应和量子点(QD)的三维约束效应的情况下,运用变分方法研究了类氢施主杂质的位置对Ⅲ族氮化物量子点中束缚激子态的影响.结果表明:当类氢施主杂质位于量子点中心,InxGa1-xN/GaN量子点的高度和In含量大于临界值时,约束在QD中激子的基态能降低,激子态的稳定性增强,在较高的温度下观察到半导体量子点吸收谱中的激子峰,发光波长增大.而类氢施主杂质总是使束缚在GaN/AlxGa1-xN量子点中激子的基态能降低,杂质可能使在更高温度下观察到GaN/AlxGa1-xN量子点中的激子,发光波长增大.研究发现类氢施主杂质位于量子点上界面时,激子的基态能最小,系统最稳定;随着施主杂质下移,激子基态能增加,激子的解离温度下降,发光波长减小.     

基于调制光谱研究GaN的光学特性

利用调制光谱技术研究了以分子束磊晶法成长于GaAs基板上的GaN薄膜的光学特性。结果表明,在PR、CER及PzR谱线中均可观察到激子跃迁信号E0与旋轨道分裂信号(E0+Δ0),且分裂量Δ0约为22 meV。在15³00 K的温度范围内均可观测到激子跃迁信号E0、自旋轨道分裂信号(E0+Δ0)及DA-Pair信号;但温度在400 K和500 K时谱线中只存在激子跃迁信号E0与DA-Pair信号,而观察不到信号(E0+Δ0)。随着温度的升高,样品的跃迁信号E0与自旋轨道分裂信号(E0+Δ0)逐渐向低能量反方向移动。     

类氢杂质对In_xGa_（1-x）N/GaN和GaN/Al_xGa_（1-x）N量子点中束缚激子态的影响

在考虑内建电场效应和量子点（QD）的三维约束效应的情况下,运用变分方法研究了类氢施主杂质的位置对Ⅲ族氮化物量子点中束缚激子态的影响.结果表明：当类氢施主杂质位于量子点中心,InxGa1-xN/GaN量子点的高度和In含量大于临界值时,约束在QD中激子的基态能降低,激子态的稳定性增强,在较高的温度下观察到半导体量子点吸收谱中的激子峰,发光波长增大.而类氢施主杂质总是使束缚在GaN/AlxGa1-xN量子点中激子的基态能降低,杂质可能使在更高温度下观察到GaN/AlxGa1-xN量子点中的激子,发光波长增大.研究发现类氢施主杂质位于量子点上界面时,激子的基态能最小,系统最稳定;随着施主杂质下移,激子基态能增加,激子的解离温度下降,发光波长减小.     

准一维有机半导体中极化子与激子碰撞产物分析

采用修正的SSH模型,描述基态非简并的有机共轭聚合物分子链中不同强度的电场下,一个负电极化子和一个三重态激子的碰撞过程。由于单重态激子和激发态极化子都可以通过辐射跃迁回到基态,显然,极化子和三重态激子的碰撞将有助于聚合物的发光。     

弱电场下电子极化子与空穴极化子的散射

基于紧束缚的Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型,利用非绝热的动力学方法,研究了弱电场下基态非简并聚合物中电子极化子和空穴极化子的散射．研究发现,体系最终形成一个中性激子态,由于电场力与电声耦合之间的竞争,形成的激子呈现了一个正反极化振荡的现象,体系最终达到一个动态的平衡．     

外电场对双极荷电颗粒碰撞及凝聚的影响

为确定外电场对双极凝聚的影响,采用FORTRAN程序,通过计算得到颗粒在一定电流体场条件下的电荷分布统计规律,并考察外电场对双极荷电颗粒间的碰撞凝聚规律.计算结果表明,只有当荷电颗粒所受电场力与阻力的量级之比接近于1时,外电场才能起到增强双极凝聚效果的作用;在相同条件下,颗粒直径越大,外电场增强双极荷电颗粒的碰撞效果也越大.     

介电量子阱中激子的Stark效应

在考虑像势影响的情况下，利用变分的方法计算了垂直电场下无限深介电势阱中激子的结合能，得到了像势对激子结合能的修正随阱宽、电场强度以及阱垒介电函数之比的变化曲线，我们发现：考虑像势影响对激子结合能及其Ｓｔａｒｋ效应的修正是很有意义的，而且自像势和互像势对Ｓｔａｒｋ效应的影响是相反的。     

Ionic colloidal crystals of oppositely charged particles

Colloidal suspensions are widely used to study processes such as melting, freezing and glass transitions. This is because they display the same phase behaviour as atoms or molecules, with the nano- to micrometre size of the colloidal particles making it possible to observe them directly in real space. Another attractive feature is that different types of colloidal interactions, such as long-range repulsive, short-range attractive, hard-sphere-like and dipolar, can be realized and give rise to equilibrium phases. However, spherically symmetric, long-range attractions (that is, ionic interactions) have so far always resulted in irreversible colloidal aggregation. Here we show that the electrostatic interaction between oppositely charged particles can be tuned such that large ionic colloidal crystals form readily, with our theory and simulations confirming the stability of these structures. We find that in contrast to atomic systems, the stoichiometry of our colloidal crystals is not dictated by charge neutrality; this allows us to obtain a remarkable diversity of new binary structures. An external electric field melts the crystals, confirming that the constituent particles are indeed oppositely charged. Colloidal model systems can thus be used to study the phase behaviour of ionic species. We also expect that our approach to controlling opposite-charge interactions will facilitate the production of binary crystals of micrometre-sized particles, which could find use as advanced materials for photonic applications.     

外电场作用下α-丙氨酸手性分子的结构和电子光谱

采用密度泛函B3LYP及含时密度泛函理论(TD-DFT),在6-31+G(d,p)基组水平上,得到了不同外电场(-0.015~0.005)作用下的α-丙氨酸分子基态电偶极矩和分子总能量,并研究外电场作用对α-丙氨酸分子的激发能ΔE及振子强度f的影响规律.结果表明:分子偶极矩随电场强度的增加先减小后急剧增大;当电场强度为0时,分子总能量为-323.773 9,随着电场强度的增加,分子总能量升高,当F=0.005时达到最大值-323.771 5;激发能ΔE随电场强度的增加呈减小趋势,即电场作用下的α-丙氨酸分子易形成激发态.     

法拉第广义电容率定义的研究

外电源给予的直流电场强度E的规则D=εE不同于库伦电场强度E库的规则D库=εE库。E=E库的混合规则D(=D库)=εE给(绝对)电容率ε的定义提供了依据。E=E库式子不能成立,D(=D库)=εE式子也不能成立。所以当今电介质的(绝对)电容率ε定义必须修改。当初法拉第电容率的定义是在直流电场下发现的。这一发现与库伦电场无关。法拉第电容率定义的特征可用D(=εE)与ε成正比来表示。D0=ε0E,D=εE,D?=ε?E~和[Dij]=[εij]E都是法拉第广义电容率定义的依据。用法拉第广义电容率的定义去替代IEC 60050 121出版物的(绝对)电容率定义符合了历史发展的必然趋势。最后本文还对交变库伦电场的问题进行了探讨。     

Fluorescent detection of coenzyme A by analyte-induced aggregation of a cationic conjugated polymer

A new cationic conjugated polymer was designed and synthesized to optically discriminate coenzyme A(CoA) among structurally similar biomolecules, ATP, ADP and AMP. The analyte-induced aggregation of the conjugated polymer by π-stacking between their main chains leads to the fluorescence quenching. Except for the similar adenosine and phosphate moieties as those in ATP, ADP and AMP, the CoA molecule also includes a long side chain that is favorable for hydrophobic interactions. Thus, CoA can form a complex with oppositely charged conjugated polymer by cooperative electrostatic and hydrophobic interactions, whereas ATP, ADP and AMP form the complexes with oppositely charged conjugated polymer mainly by electrostatic interactions. The increase of the ion strength of the assay solution screens the electrostatic attractions, and the remaining hydrophobic interactions dominate the formation of PFP-PTF/CoA complex. At this case, the quenching efficiency of PFP-PTF by CoA is much higher than that by ATP, ADP and AMP, which impart the PFP-PTF to sense CoA from these interferencing species.     

外电场对荷电颗粒静电凝聚的影响

为了定量地分析外电场对荷电颗粒静电凝聚的影响,在理论分析和数值模拟的基础上,求解荷电颗粒凝聚的数量平衡方程,分析比较外电场存在与否时,颗粒数量浓度的变化关系。结果表明:外电场促进荷电颗粒间的凝聚;对于初始对称双极荷电颗粒,外电场不改变颗粒初始电荷分布的对称性,并且带任意电荷量的颗粒的数量浓度随凝聚时间单调减少;对于初始非对称双极荷电以及单极荷电颗粒,其数量浓度并非都随凝聚时间单调减少。     

双极荷电颗粒在外加交变电场中的静电凝聚

为了定量分析外加交变电场对双极荷电颗粒静电凝聚的影响,基于双极荷电颗粒在交变电场中的静电凝聚系数公式,利用数值计算的方法求解了荷电颗粒凝聚的数量平衡方程,得到了不同时刻颗粒数量浓度、颗粒带电量和颗粒粒径的关系曲线,比较了外电场存在与否时颗粒数量浓度的变化。结果表明:对于初始单弥散度带任意电荷量的颗粒,其数量浓度随凝聚时间单调减少;外加交变电场能够有效地促进双极荷电颗粒间的凝聚;颗粒上所带的电荷量越大,凝聚效果越明显。     

Macroscopically ordered state in an exciton system

There is a rich variety of quantum liquids -- such as superconductors, liquid helium and atom Bose-Einstein condensates -- that exhibit macroscopic coherence in the form of ordered arrays of vortices. Experimental observation of a macroscopically ordered electronic state in semiconductors has, however, remained a challenging and relatively unexplored problem. A promising approach for the realization of such a state is to use excitons, bound pairs of electrons and holes that can form in semiconductor systems. At low densities, excitons are Bose-particles, and at low temperatures, of the order of a few kelvin, excitons can form a quantum liquid -- that is, a statistically degenerate Bose gas or even a Bose-Einstein condensate. Here we report photoluminescence measurements of a quasi-two-dimensional exciton gas in GaAs/AlGaAs coupled quantum wells and the observation of a macroscopically ordered exciton state. Our spatially resolved measurements reveal fragmentation of the ring-shaped emission pattern into circular structures that form periodic arrays over lengths up to 1 mm.