衬底表面生长Pb膜的量子尺寸效应及驰豫结构研究

项目主要研究在半导体和金属衬底上生长Pb薄膜时的量子尺寸效应,即纳米量级的厚度对薄膜生长规律的影响,进而探讨量子尺寸效应对驰豫结构的影响.这是当前凝聚态物理中两个重要方向———量子尺寸效应和薄膜驰豫结构的交叉点.到目前为止,还没有发现有人开展这样的工作.因此,该项目的研究必将会对凝聚态物理的发展产生一定的影响.     

纳米材料量子尺寸效应的理解及应用

在理解纳米材料量子尺寸效应的基础上,对久保提出的分立平均能级间距与热能的关系公式δ=4EF与温度T之间的关系公式d03<1.078×T 10-14n-31m3,由此讨论临界粒径d0与温度T之间的关系,并进而应用公式举例计算纳米级金属颗粒出现量子尺寸效应的临界粒径。     

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。     

金属超细颗粒热力学统计性质的量子尺寸效应

根据热力学统计理论证明,当计入量子尺寸效应时,由颗粒的尺寸及颗粒表面曲率决定的压力而引起振动谱的重整化,使半径为R的球形金属超细颗粒的德拜温度发生变化。随着颗粒尺寸的减小,颗粒的德拜温度与大块金属德拜温度的比值将减小,当颗粒的尺寸足够大时,其德拜温度趋近于大块金属的德拜温度。     

锯齿型三角石墨烯电子结构的量子尺寸效应

使用紧束缚方法研究了锯齿型正三角石墨烯结构的量子尺寸效应.结果显示:该结构存在重简并的零能态,能隙(零能态与第一激发态之间的差值)随着边界尺寸的变大而减小.当边界尺寸较小时,能级是离散化的,能够取得的能带结构是分散的;当边界达到一定尺寸以后,能带布满整个空间,态密度与二维石墨烯整体类似.     

量子尺寸效应与纳米金属小粒子超导电性

作者考虑到能级分布和能级关联的影响，采用随机矩阵理论，计算了无外场作用时不同粒径超导金属小粒子的两个重要自旋态(s=0，1／2)超导能隙随温度的变化关系，并在自旋s=0时，验证了实验观察所得的超导增强效应。     

带电粒子在外磁场中磁性的量子尺寸效应

应用ＷＫＢ方法计算了圆柱金属体中带电粒子在外磁场中磁性的量子尺寸效应。结果表明,金属圆柱体半径越小,带电粒子的抗磁性越强,当金属圆柱体半径为１００ｎｍ左右时,其抗磁性是Ｌａｎｄａｕ抗磁性的１０＾４～１０＾６倍。另外,当圆柱体的半径比最大抗磁性半径还小时,带电粒子的抗磁性有振荡行为。     

量子点的尺寸效应及声子对激子基态结合能的影响

利用变分法研究了有很小厚度圆盘形GaAs量子点模型中激子的基态结合能,及电子-空穴间距随量子点尺寸变化的规律．考察了电子-空穴的关联明显加强时及完全束缚发生时量子点的横向尺度,初步考虑了体纵光学声子对量子点中激子基态结合能的影响,得出一些定性的结论。     

SOL-GEL法制备的CdS纳米晶粒的量子尺寸效应

采用溶胶－凝胶法制备Ⅱ－Ⅵ族化合物ＣｄＳ颗粒胶体溶液,研究其晶体结构量子尺寸效应,结果表明ＣｄＳ颗粒的晶体结构为纤锌矿结构,颗粒尺寸可以通过改变反应物的浓度加以控制,当颗粒尺寸为５ｎｍ左右时,成功地观察到了ＣｄＳ能隙的蓝移现象。     

水溶性CdTe量子点在金属离子检测中的尺寸效应

以巯基乙酸作为修饰剂,控制原料比例、pH值、反应时间,合成了不同粒径的荧光CdTe量子点,通过对各个金属离子的响应测试发现:小粒径量子点均对汞离子表现出淬灭的现象,其他金属离子则无明显响应;而大粒径量子点则对银离子表现出明显的淬灭现象,其他金属离子则无明显响应,两种粒径的量子点对Hg~(2+)和Ag~(+)的检测限分别为8.7 nmol/L和9.9 nmol/L。Hg~(2+)与大小粒径量子点作用的不同现象可能是由于小粒径量子点具有较大淬灭半径所引起,而Ag~(+)与大小粒径量子点作用的不同现象可能是由于大粒径量子点与银离子作用后发生了电子转移过程。证明量子点对金属离子的响应不仅与量子点的修饰剂有关,还与其粒径大小有关。利用这种方法,实现了对Hg~(2+)和Ag~(+)良好的灵敏性和选择性检测。     

金属薄膜中的杂质散射效应

考虑到杂质散射效应，运用量子统计的方法，计算金属薄膜中杂质散射的弛豫时间和电导率．计算结果表明：这些物理量都是金属薄膜厚度的函数，具有量子尺寸效应．     

Quantum Size Effect of the Magnetism of an Electron in a Metal Layer of the Layered Compounds M/I/M/I…

The energies and the magnetization of an electron in a piece of metal in the structure of Metal/Insulator/Metal/Insulator…(M/I/M/I…), in a magnetic field, at high temperature, and in range of quantum size thickness of the piece of metal layer have been obtained. The results show that when the thickness of the metal layer becomes smaller, the orbital magnetism of the charged particles which collide with the wall of the metal layer is to vary from diamagnetism to paramagnetism. The smaller the thickness of the metal layer becomes, the more particles will collide with the boundary of the metal layer, and then the paramagnetism becomes stronger. Finally, when the thickness of the metal layer becomes very small (＜100 nm), all of the orbital diamagnetism will reverse to paramagnetism, and then the paramagnetization will be almost a maximum constant.     

量子霍耳效应的半经典分析

霍耳效应的解释是以电场、磁场等基本经典概念为基础；而量子霍耳效应的本质是一种量子力学效应．本文避开量子力学高深的数学语言，以经典分析的手法对量子霍耳效应的一些基本概念及实验结果给出较园满的解释．     

量子点量子阱结构中激子的极化效应(英文)

考虑激子与体纵光学声子的相互作用,采用变分法研究了量子点量子阱结构中澈子的极化效应.以CdS/HgS量子点量子阱结构为例进行数值计算,得到了激子的基态能量和束缚能.研究结果表明,声子对澈子束缚能的贡献随着阱宽的增加而增加,极化子效应不能忽略.激子的基态能量和束缚能明显依赖于量子点量子阱结构的核半径和壳层厚度,量子点量子阱结构的尺寸对激子-声子相互作用有重要的影响.     

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。     

尺寸效应对纳米银杆拉伸力学特性的影响

采用分子动力学方法研究了圆柱纳米银杆沿[001]晶向单向拉伸时的力学特性，纳米银杆拉伸时所表现出的特性与其宏观特性基本一致．拉伸过程分为弹性变形和塑性延展2个阶段：在弹性变形阶段，应力随应变的增大呈线性增大；在塑性延展阶段，应力则表现出反复振荡，系统由一种结构经错动、滑移演化为另一种结构，是造成此种现象的一个重要原因．研究结果表明，随纳米银杆整体尺寸的增大，纳米杆的弹性模量增大、弹性极限应力减小，并都随整体尺寸的增大而趋于宏观值．随着纳米杆单方向的减小，纳米银杆的弹性模量和弹性极限应力均有不同程度的增加，并不随单方向的增加表现出趋于宏观值的一致规律．