控制光子流动的晶体:光子晶体

二十世纪五十年代开始的以半导体为代表的电子带隙材料导致了微电子革命 ,其核心就在于采用这种能够操纵电子流动的电子带隙材料。我们所处的时代从某种意义上说是半导体时代 ,半导体的出现带来了从日常生活到高科技革命性的影响 :大规模集成电路、计算机、信息高速公路等等这些甚至连小学生都耳熟能详的东西都是由半导体带来的。几乎所有的半导体器体都是围绕如何利用和控制电子的运动 ,电子在其中起到决定作用。但集成的极限在可以看到的将来会出现 ,这是由电子的特性所决定的。而光子有着电子所没有的优势 :速度更快 ,没有相互作用。图为…     

窄禁带半导体

所谓窄禁带半导体又称作窄能隙或窄带隙半导体.禁带宽度为多大才归入这一类,并没有严格界线.现在往往把导带底与价带顶之间的能量差相当于kT的室温(T=300 K)数值(0.026电子伏)的十倍,即禁带宽度为0.26电子伏或更小的半导体叫做窄禁带半导体.倘若禁带宽度为负值,也就是说导带与价带发生了轻微的重迭,则称为半金属.在窄禁带半导体与半金属之间还有一种零能隙材料。这三者在许多方面有着共同之处.     

金属酞菁在二氧化钛胶体表面光诱导电子转移

在半导体胶体表面进行的光诱导电子转移过程是当前光化学研究的一个活跃领域.多数半导体材料导带与价带间的能隙约为3eV,对紫外光有较强的吸收,但却不能有效利用日光中的可见光.若在半导体胶体体系中加入特定的光敏剂,使之吸附在半导体胶体表面,则光敏剂受光激发后,能够将其电子转移至半导体的导带,并可进一步传递给其它物质,使其发生氧化还原反应,从而扩展了半导体材料的光响应范围.     

玻璃球上的魔法:二维原子晶体的可控带隙生长

正对于半导体材料,带隙是一个非常重要的性质标签~([1])其表示半导体中电子被激发到能参与导电的状态所需要的最小能量,决定了材料的众多基本物理特性,如光子的吸收激发和电子传输等,带隙的精确调控有利于获取具有特定性质的订制材料.目前报道的二维原子晶体带隙调控方法主要分为化学调控及物理调控两大类,其中化学调控     

硼化铝结构的从头计算分子轨道法

近年来,人们对元素簇在实验和理论研究方面做了大量工作。但对于铝硼簇AlB_n的研究,仅限于实验方面,理论研究未见报道。AlB_n簇合物具有特殊的电子结构和成键特征,表现出一些特有的理化性质。AlB_n可广泛地用于增强导体和半导体材料的机械性能,还可非常有效地调节半导体材料的导电性,特别是在高温半导体材料的研究中具有重要用途。本文用从头计算方法研究了AlB_n的结构和稳定性。     

Zn_(1-x)Fe_xSe薄膜的折射率及Moss定则

ZnSe是一种直接型宽带隙半导体材料,适用于制作可见光短波长的光电子器件,如蓝发光二极管,蓝紫半导体激光器等,它还是一种很好的红外窗口材料,因此早在70年代就引起人们的兴趣。近年来,以ZnSe为母体的稀释磁性半导体材料Zn_(1-x)Fe_xSe,Zn_(1-x)Mn_xSe等的研究工作进展迅速,因为它们有许多独特的磁学和光学性质。     

芳香族化合物半导体中载流子的热激发能

多环芳烃分子是含有易被激发的π-电子的共軛体系,而且它們的結构和电子能級都已被研究得比較清楚,因此近年来,它們常被用来作为研究有机半导体的模型化合物。但是和其他有机化合物一样,它們的晶体是分子晶体。电子光譜的結果表明,它們的分子在固体中的互相作用还是很小的,基本上还保留其原有分子的电子結构。因此在此类半导体中載流子的激发和传递机构与锗、硅类半导体的不同,适用于后者的能带理論在此不能直接应用。一般地說,多环芳烃的半导电机构应該包括分子中     

Li掺杂p型ZnSe的分子束外延生长

宽带隙的Ⅱ-Ⅵ族半导体化合物ZnSe,室温带隙为2.7eV,是研制高效蓝色发光器件最有潜在用途的材料。要用ZnSe材料制作高质量的结型器件,关键在于外延薄膜时有意掺入一定量的杂质,使这种材料具有人为控制的导电类型。宽带Ⅱ-Ⅵ族化合物都是离子性很强的单极性材料,通常情况下,ZnSe材料只呈现n型,这种性质是由其自补偿效     

半导体的物理基础及技术利用

由于最近几年以来半导体科学技术的迅速发展,目前这一个年轻的部门已经成为最受到普遍重视的新科学技术之一。最近的成就使半导体在国防、通讯、电工、自动化等各个部门的应用迅速扩大,并且在各种用途中都起着重要的技术革新作用。完全有根据认为:半导体科学在它的进一步发展之中将提供出更多有重大意义的可能性,这些可能性正有待于我们去发展和探索。     

Na_2O-V_2O_5-P_2O_5体系的电子磁共振譜

近年来,在探索有机半导体及高分子半导体材料的同时,玻璃半导体也引起了人們极大的重視。Denton等曾測定了V_2O_5—RxOy以及V_2O_5-RxOy-P_2O_5等体系的玻璃半导体的电学性貭。但迄今尚未得到它們的电子磁共振譜,为此,我們研究了Na_2O-V_2O_5-P_2O_5体系的电子磁共振譜。     

Zn_(1-x)Fe_xSe薄膜的光吸收特性

稀释磁性半导体(DMS),或半磁半导体(SMSC)是一类新型的半导体材料。它是以Ⅱ—Ⅵ族、Ⅳ—Ⅵ族、Ⅱ—Ⅴ族或Ⅲ—Ⅴ族化合物为基体,以磁性离子随机地部分取代其中的非磁性阳离子而形成的三元或四元化合物。这些化合物呈现了与成分有关的带隙     

1T-TaS_2相变的磁场效应研究

1T-TaS_2是一种准二维化合物,由于电子-声子的相互作用,在温度600—180K间相继发生金属态-非公度(IC)-近公度(NC)-可公度(CC)电荷密度波态等一系列相变.相变过程中发生了电荷密度波(CDW)的形成及其调制波矢的改变.由于CDW在Fermi面处形成一能隙,构成一近似闭合的电子结构,使1T-TaS_2呈半导体电导特性和抗磁性.在准一维化合物研究中已经观察到:由于磁场与Fermi面附近的电子强烈耦合,导致Fermi面变形和新相变的出     

鲍鱼壳中的一维光子带隙结构

光子带隙材料是一种周期性介质材料,在这种材料中,特定频带的电磁波不能沿某个方向或者任何方向传播,在5亿年前,自然世界已经因为特定的目的发展出生物光子结构,不同类型的生物光子带隙结构在近年来被发现,例如海老鼠刚毛和Elaeocarpus果实中的一维光子晶体结构,在雄性孔雀羽毛、蝴蝶翅膀中的二维光子晶体结构,在甲虫中的三维光子晶体结构,此外,对生物光子带隙结构的深入研究有助于发展一种制备光子元件的新途径。     

玻璃掺杂固溶半导体(Zn_xCd_(1-x)S)纳米微晶的溶胶-凝胶制备及光学性质研究

玻璃掺杂半导体量子点材料表现出明显的量子限域作用和三阶非线性光学效应,它在制造全光学集成元件的应用前景越来越受到人们的重视。在这类材料的研究中一个很重要的问题就是:材料在具有大的非线性效应的同时还应具有合适的线性和非线性吸收。因为材料的非线性优值不但与非线性系数(χ~(3)或n_2)成正比,而且与吸收系数成反比。但目前非线性系数比较大的一类直接能隙半导体具有确定的吸收边,例如CdS和ZnS的吸收边分别为2.42和3.8 eV,这就决定了它们的吸收特性的可调性很小。尽管可以通过量子尺寸效应改变其吸收边,但这种改变也是很有限的。从应用的角度来看,希望材料的吸收边能够根据需要而调整。     

立方氮化硼薄膜的织构生长

立方氮化硼(C-BN)除了具有一系列类似于金刚石的优异的物理化学性质,如高硬度(仅次于金刚石),宽带隙(E_g≈6.6eV),高的电阻率和高的热导率外,还具有一些优于金刚石的性质,如比金刚石高的热稳定性和化学稳定性,容易实现p型和n型掺杂(而金刚石的n型掺杂国际上至今尚未实现),与Si,GaAs更接近的热膨胀系数.因此,C-BN在力学、光学、热学、电子学等方面有着极其广泛的应用前景.其中最为诱人的前景是在电子学方面,首先作为一种易于p型,n型掺杂的宽带隙半导体材料,它可以应用于高温、高频、大功率、抗辐射电子器     

超材料结构的弹性波带隙主动调控研究进展

周期超材料结构由多个相同的子结构根据一定的规律性和周期性组成,具有特殊的力学特性,比如带隙.弹性波只能在特定的频带(通带)内沿超材料结构传播,而在其他频带(带隙或禁带)内的弹性波将被阻隔.利用带隙特性可以实现弹性波过滤、振动和噪声控制等,由此学者进行了大量的研究工作,希望获得各种具有更好带隙特性的超材料结构.然而在实际工程应用中,超材料结构的尺寸往往已被固定,频率带隙的宽度以及位置往往成为限制其实用性的问题.因此,分析超材料结构中弹性波带隙的主动调控具有重要的理论与实际意义,可以为周期结构的振动控制和减振设计提供理论依据.本文针对周期超材料结构,综述了其中弹性波带隙主动调控问题的研究现状,简述了近年来发展的弹性波带隙主动调控研究方法,介绍了热点的研究结果,并提出了值得进一步深入研究的问题.     

纸走向电的革命

每本书的每一页都是一个奇观;每一页纸都透出一种反射出的白光;每个字母和点在上面都清楚地凸现出来。没有其它东西超过这种纸的形象和感觉,没有什么像它一样用途广泛,没有什么操作起来有如此的简单。它是什么？它是一种可能宣判传统纸张死刑的不同寻常的新媒体。在美国,两组科研人员——一组在加利福利亚,另一组在东海岸——已经创造出了纸和墨水的电子版本。像今天的镭射屏幕一样,这些电子纸展示出电子计算机制作的图像,但它们像纸一样轻薄、灵活、便携和便于阅读。将这些电页装订在一起,轻轻一击,你就能得到你所需要的任何一本…     

用分子束外延技术按样定制半导体微观结构

在按样定制的半导体微观结构中，通过把异质结精确地植入晶体内即可定域地确定所期望的势能差。分子束外延技术用于以一个原子接一个原子的构建晶体薄膜，从而可以在微观惊工内精确地“裁剪”人工层状晶体。在ＧａＡｓ／ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ超晶格中各组分的周期性调制产生了新颖的电子性质，它开辟了崭新的技术用途。     

Yb~+注入Si(100)所引起的晶格损伤和快速热退火后Yb的再分布及光激活规律研究

稀土元素不完全充满的4f电子壳层被它外部的5p和6s电子壳层有效地屏蔽.这一独特的电子结构使得稀土掺杂半导体材料中4f电子-声子耦合被减弱,因而稀土的发光具有锐利,热稳定性好等优点.近几年国际上已有很多关于用离子注入技术实现稀土掺杂的报道.离子注入具有掺杂浓度高,掺杂分布易于控制,可重复性好和操作简便等优点.但在     

玻璃掺杂固溶半导体(ZnxCd1-xS)纳米微晶的溶胶-凝胶制备及光学性质研究

<正>玻璃掺杂半导体量子点材料表现出明显的量子限域作用和三阶非线性光学效应,它在制造全光学集成元件的应用前景越来越受到人们的重视。在这类材料的研究中一个很重要的问题就是:材料在具有大的非线性效应的同时还应具有合适的线性和非线性吸收。因为材料的非线性优值不但与非线性系数(χ³或n₂)成正比,而且与吸收系数成反比。但目前非线性系数比较大的一类直接能隙半导体具有确定的吸收边,例如CdS和ZnS的吸收边分别为2.42和3.8 eV,这就决定了它们的吸收特性的可调性很小。尽管可以通过量子尺寸效应改变其吸收边,但这种改变也是很有限的。从应用的角度来看,希望材料的吸收边能够根据需要而调整。