极性晶体中的表面激子

本文采用顾世洧研究体内激子的方法讨论表面激子。计及晶格振动表面模的影响,在单声子近似下,导出了极性晶体中理想表面激子的有效哈密顿量。从而讨论表面激子的性质,得出结论:表面激子自陷条件与体内相同,但对多数材料而言,表面激子自陷能大于相应的体内值。在大半径情形下,电子、空穴相互作用仍为库仑型的,只是介电常数约化为(∈_0 1)/2。激子的重正化质心质量和约化质量都比体内的大。     

表面激子在磁场中的性质

本文采用微扰的方法讨论了极性晶体表面的激子在磁场中的性质。在忽略激子于反冲效应中发射的不同波矢的虚声子之间的相互作用的近似下,导出了表面激子的自陷能、电子-空穴间的有效作用势、重整化质量以及激子-声子-磁场三者之间的耦合能。我们发现表面激子的自陷能与晶体的电子-空穴质量比有关,但是对于任意的电子-空穴质量比,表面激子都是自陷的。我们还发现:由于表面声子对表面激子运动的影响,使得表面激子在磁场中的抗磁性能移有所减弱。并就磁场不存在时,和其它理论进行了比较,结果表明:我们的工作改进了其它理论。     

极性晶体表面激子在外磁场中的性质

我们采用顾世洧研究体内激子的方法,讨论了极性晶体表面激子在法向恒定弱磁场中的性质。计及晶格振动表面模的影响,对慢激子导出了表面激子的自能、有效作用势,以及重整化质量。我们发现激子的自能不仅与电子、空穴质量比有关,而且与磁场强度有关,磁场的作用使激子的自能变大。     

表面激子极化激元在激子共振频率附近的异常色散现象

本文对表面激子极化激元的色散关系进行了计算,纠正了 B.Fischer 和 H.J.Queisser的错误结果,发现在激子共振频率附近表面激子极化激元存在异常色散的现象。     

激子理论

本文综述了我们近年来在激子理论方面的部分工作。第二节中从Frohlich激子一声子系哈密顿出发,用Haga研究极化子时提出的微扰法导出了激子的基态能量、有效质量以及内部势能;对激子的自陷条件、Wannier激子的稳定性等问题进行了分析,对于大激子和小激子两种极限情形,导出了能量和波函数的解析式;对于激子半径与屏蔽长度相近的中间情形,计算了激子的结合能,与实验值作了比较,较之他人的结果有了很大的改进。第三节中计及离子晶体的原子结构,用紧束缚法导出了Frenkel激子的自陷能和有效质量,导出了有效质量与温度的关系,计算了小激子的自陷能并与第二节所得的结果作了比较。第四节中对压电晶体,考虑声学声子与电子、空穴的作用,异出了激子的有效哈密顿,对压电激子的自陷能、有效质量以及电子空穴有效作用势作了讨论。第五节中讨论极性晶体中的表面激子,计及表面光学声子与电子—空穴的作用,导出了极性晶体中理想表面激子的有效哈密顿,对表面激子的自陷条件、电子—空穴有效作用势作了分析,并和体激子作了比较。     

表面激子极化激元的定域化

在存在着随机粗糙和空间色散时，利用了一个数字模型研究表面激子极化激元的定域化．发现定域化出现在表面激子极化激元的最大频率附近，在广延态上的衰减长度大于定域态上的衰减长度，表面激子极化激元的定域化是受到粗糙表面散射波的毁灭性干涉所引起的．     

二维晶体中的声激子

本文采用Huybrechts研究极化子提出的线性组合算符方法,讨论了晶体中表面激子和表面声学声子的相互作用,导出了强、弱耦合下表面激子的有效哈密顿量。发现自陷能与电子和空穴的质量比和瑞利波速有关。     

二维晶体中的声激子

本文采用Huybrechts研究极化子提出的线性组合算符方法,讨论了晶体中表面激子和表面声学声子的相互作用,导出了强、弱耦合下表面激子的有效哈密顿量。发现自陷能与电子和空穴的质量比和瑞利波速有关。     

二维非极性晶体中的声学激子

本文研究二维非极性晶体中通过形变势与声学声子强耦合激子的性质,采用线性组合算了表拉格朗日乘子法,导出了强耦合情形下非极性晶体中表面激子的有效哈密顿量,得到符和面激子的重正化质量。     

半导体碳纳米管中的高能激子

利用单激发组态相互作用（ＳＣＩ）方法,对半导体性单壁碳纳米管的电子结构和光学吸收谱进行理论计算．结果表明,激发碳纳米管得到了由电子空穴对相互束缚而成的激子,除了实验上常观测到的低能激子态之外,在高能处,甚至在连续能带中还出现了激子．部分高能激子来源于类似表面态的激发．     

半无限大晶体中的Wannier激子基态绝热势

考虑到镜象力和表面短程力的影响,对作为Wannier激子质心函数的Wannier激子基态绝热势进行了变分计算,通过对晶体死层深度的验算表明,绝热近似是可应用的.     

纳米氧化锌颗粒的荧光光谱特性及测试条件的影响

分别用沉淀法和有机物单源的热分解方法从溶液中生长了不同尺寸的氧化锌纳米晶体,研究了纳米晶体的荧光特性及其对测量样品状态的依赖关系.尺寸比较大的ZnO纳米晶体在固态下其荧光光谱为宽阔的发光带,并在宽阔发光带上出现一系列明显的精细结构,而分散于有机溶剂中时其荧光由激子复合发射和通过氧空位的复合发射组成.分散于有机溶剂中的中等尺寸的表面包裹的纳米ZnO晶体的荧光由激子荧光、通过浅杂质的发射和通过本征缺陷复合的荧光组成,其强度随着测量浓度的升高而增强,并且激子的荧光发生红移;尺寸比较小的表面包裹的纳米晶体的荧光为激子复合和通过氧空位复合的荧光组成,激子荧光强度、通过氧空位的发光强度及其相对强度随着纳米晶体浓度的变化而变化,测量浓度的升高,激子发光峰没有位移,但与缺陷态相关的激发光荧光发生红移.     

利用发光磁效应分析高温环境对OLED中激子演化的影响

本文制备了基于红荧烯(Rubrene)材料的有机发光二极管(OLED),并利用磁电致发光效应(MEL)分析了高温环境对器件中激子演化的影响.器件的MEL在高、低外加磁场范围内的线型特征表明,室温下激子的演化以单重态激子分裂(STT)过程为主,而在420 K环境温度下,器件的STT过程减弱,但出现了系间窜越(ISC)这一激子演化过程.结合器件的表面形貌、发光-电流特性、电流效率和光谱,我们认为高温环境导致Rubrene薄膜中产生了大量的结构缺陷,限制了器件内部极化子对和激子的扩散,提高了单重态和三重态极化子对间的转换效率,从而导致高温环境下出现不利于内量子效率的ISC过程.但缺陷对激子的俘获作用会抑制单重态激子向三重态激子的转换,导致STT过程在高温环境下减弱,从而提升器件的内量子效率.本研究不仅有利于理解高温环境对Rubrene型OLED器件中激子演化过程的影响,还提供了一种利用有机发光磁效应无损探测器件发光层结构改变的技术方案.     

二维非极性晶体中声学激子的性质

本文研究了二维非极性晶体中通过形变势与声学声子强、弱耦合激子的性质,采用线性组合算符和简单的么正变换,得到了强、弱耦合情形的非极性晶体中表面激子的有效哈密顿量、激子的自陷能和电子—空穴通过形变势与声子作用诱生的作用势表示为电子(空穴)一声子耦合参量α_1(α_2)的降幂级数,其首项为α_1(α_2)的一次方。     

8-羟基喹啉修饰玻璃基质中CdS纳米粒子的制备及性质

采用溶胶-凝胶法制备了8-羟基喹啉修饰的CdS-SiO2复合材料并用多种谱学方法进行了表征,比较了修饰前后的荧光发射光谱．发现没有修饰的CdS—SiO2复合材料只产生激子荧光发射峰,用8-羟基喹啉修饰后,激子荧光发射峰和表面态荧光发射峰都能产生,这为非线性光学玻璃的改性提供了一个新的思路．     

三元混晶中激子的结合能

导出了三元混晶中电子－穴穴对有效相互作用势（哈肯势）,研究了混晶效应对激子结合能的影响,讨论了三元混晶中激子的性质,计及激子与声子的相互作用采用变分法利用哈肯势研究了三元混晶AxB1-xC中的激子问题,出了系统的有效哈密顿量,得出激子的结合能,激子－声子耦合常数随分x的变换关系,对几种三元混晶材料进行了数值计算,结果－声子相互作用对激子结合能起着重要作用,激子－声子耦合常数随组分x的变化存一极小值。     

GaAs光电导开关激子效应的光电导特性

从GaAs光电导开关的激子效应和光激发电荷畴理论基础出发,研究了强电场触发下GaAs光电导开关激子效应的光电导特性;光激发电荷畴与激子效应的相互作用以及激子的形成、传输及离解过程形成自由电子和空穴,为激子激发光电导提供了必要的条件。影响激子效应的光电导特性的主要因素有:激子能级的吸收,束缚激子及光激发电荷畴引起的能带重整化效应,多声子跃迁,束缚激子沿位错线发生分裂和漂移。在上述因素的相互耦合作用下,使得GaAs光电导开关激子效应的光电导呈现出一定的振荡特性。     

基于激子理论的硅基位错环发光器件模型参数的计算

针对硅基位错环发光器件,根据激子理论的速率方程描述了发光二极管的光电特性,提出了一种模型参数的计算方法,建立了便于计算机仿真的HSPICE模型,计算的参数与已报道的实验基本一致,特别是理想系数大于2,束缚激子的热激活能级为6．3meV,自由激子复合概率和束缚激子分裂概率的比为0,006等参数比较符合物理事实．并得到了束缚激子和自由激子的发光强度与温度和注入电流的相互关系、结果表明激子在位错环发光器件中具有重要作用。     

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.     

极性晶体中界面强耦合激子的性质

采用线性组合算符和变分法研究了极性晶体中激子与IO声子强耦合、与LO声子弱耦合体系的基态能量,推导出了激子的自陷能和诱生势的表达式,并以AgCl/AgBr晶体为例进行了数值计算。结果表明,轻空穴激子的自陷能不仅与激子的坐标z有关,而且电子—空穴间距离ρ对激子自陷能的影响也十分显著;轻空穴激子和重空穴激子的诱生势不仅与电子—空穴间距离ρ有关,而且激子距离晶体界面的位置z对诱生势的影响也十分显著。