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相似文献
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1.
江德生 《物理》2005,34(7):521-527
人们对半导体中的电子空穴对在库仑互作用下形成的激子态及其有关的物理性质进行了深入研究.激子效应对半导体中的光吸收、发光、激射和光学非线性作用等物理过程具有重要影响,并在半导体光电子器件的研究和开发中得到了重要的应用.与半导体体材料相比,在量子化的低维电子结构中,激子的束缚能要大得多,激子效应增强,而且在较高温度或在电场作用下更稳定.这对制作利用激子效应的光电子器件非常有利.近年来量子阱、量子点等低维结构研究获得飞速的进展,已大大促进了激子效应在新型半导体光源和半导体非线性光电子器件领域的应用.  相似文献   

2.
刘长菊  卢敏  苏未安  董太源  沈文忠 《物理学报》2018,67(2):27302-027302
多重激子效应是指纳米半导体吸收一个高能光子后产生两个甚至多个电子-空穴对的物理过程,不仅具有重要的基础研究意义,而且在新型太阳电池及高性能光电子器件领域具有潜在应用价值.综述了多重激子效应的发展历程;总结了纳米半导体的材料组分、体系结构甚至表面质量对多重激子效应的影响;介绍了多重激子效应的实验测试分析方法以及解释多重激子效应的理论方法;概括了目前多重激子效应在器件中的应用并对其应用前景进行展望.  相似文献   

3.
雷小丽  王大威  梁士雄  吴朝新 《物理学报》2012,61(5):57803-057803
利用准玻色子方法发展的激子动力学方程是研究半导体纳米结构中激子超快动力学的有效理论手段. 为了将这种方法应用于半导体量子阱, 需要知道量子阱中的激子波函数及其在动量空间的表示, 从而得到激子动力学方程中所必须的系数. 详细讨论了理想和实际量子阱中的激子波函数, 特别是其在动量空间的表示, 并进一步讨论了激子动力学方程中所必须系数的计算方法. 通过求解这些系数, 对量子阱中因激子密度变化而引起的太赫兹脉冲作用下激子能级间跃迁过程中的非线性效应进行了理论预测, 得到了与实验符合很好的结果.  相似文献   

4.
胡倩颖  许杨 《物理学报》2022,(12):124-138
二维过渡金属硫族化合物作为二维半导体材料领域研究的重要分支,凭借较强的光-物质相互作用和独特的自旋-谷锁定等特性,吸引了广泛而持久的关注.单层的二维过渡金属硫族化合物半导体具有直接带隙,在二维的极限下,由于介电屏蔽效应的减弱,电荷间的库仑相互作用得到了显著的增强,其光学性质主要由紧密束缚的电子-空穴对—激子主导.本文简单回顾了近年来二维过渡金属硫族化合物光谱学的研究历程,阐述了栅压和介电环境对激子的调制作用,之后重点介绍了一种新颖的激子探测方法.由于激发态激子(里德伯态)的玻尔半径远大于单原子层本身的厚度,电子-空穴对之间的电场线得以延伸到自身之外的其他材料中.这使得二维半导体材料的激子可以作为一种高效的量子探测器,感知周围材料中与介电函数相关的物理性质的变化.本文列举了单层WSe2激子在探测石墨烯-氮化硼莫尔(moiré)超晶格势场引发的石墨烯二阶狄拉克点,以及WS2/WSe2莫尔超晶格中分数填充的关联绝缘态中的应用.最后,本文展望了这种无损便捷、高空间分辨率、宽适用范围的激子探测方法在其他领域的潜在应用场景.  相似文献   

5.
王圩 《物理》2004,33(8):597-604
文章对布拉格衍射效应在半导体光电子材料和光电子器件,特别是在光纤通信中的光电子器件的应用和发展进行了详细的介绍.文中以布拉格光栅衍射效应的光反馈和选模功能为主线,逐一介绍了X射线双晶布拉格衍射技术在半导体材料、特别是在量子阱和应变量子阱超薄层晶体生长和质量控制方面的作用,介绍了内建布拉格光栅对光通信用光信号源的发展所起的重要作用,波导光栅在复用和解复用过程中的作用,以及光纤布拉格光栅在全光纤通信系统中的应用及发展等.  相似文献   

6.
张希清  范希武 《发光学报》1994,15(3):257-259
半导体量子阱及超晶格材料具有室温激子效应以及强的光学非线性从而得到人们广泛的重视。利用半导体量子阱和超晶格可以制备出高速度、低闭值、小尺寸及室温工作的半导体激光器、光双稳器件等一系列光电子器件.  相似文献   

7.
1982年以前,人们对半导体光学非线性的研究都局限于体材料.激子的非线性效应大都局限于低温.1982年以来,由于半导体材料生长技术,特别是分子束外延技术的发展,开始对多量子阱结构(也叫超晶格结构)材料的光学非线性及非线性效应进行研究. 研究结果表明,体材料的激子只在低温下才  相似文献   

8.
曾宽宏  王登龙  佘彦超  张蔚曦 《物理学报》2013,62(14):147801-147801
考虑激子-双激子的相干效应, 解析地研究了半导体单量子点中探测光和信号光的吸收特性和非线性传播特性.结果发现, 在线性条件下, 单量子点中出现电磁感应透明现象; 进一步分析可得, 电磁感应透明所呈现的是单窗口或双窗口或光学增益均可通过调节控制光强加以控制.在非线性条件下, 弱信号光诱导弱探测光产生两个分量, 这两个分量在系统中所激发的自克尔和交叉克尔 非线性效应与系统的衍射效应相平衡从而形成稳定的亮-亮, 亮-暗, 暗-暗等空间光孤子对. 关键词: 半导体量子点 电磁感应透明 空间光孤子对  相似文献   

9.
自旋是基本粒子(电子、光子)角动量的内在形式.固体中体现自旋特征的集体电子行为如拓扑绝缘体等是当前凝聚态物理领域关注的焦点,是基态行为.激子作为电子空穴对的激发态且寿命很短,可复合发光,它是否能体现自旋极化主导的行为?对此人们的认识远不如针对基态的电子.激子磁极化子(exciton magnetic polaron,EMP)是由磁性半导体微结构中铁磁自旋耦合态与自由激子相互作用形成的复合元激发,但其研究很有限.本文概述了我们在稀磁半导体微纳米结构中的EMP及其发光动态学光谱、自旋极化激子凝聚态的形成方面取得的一些进展,展望了未来可能在自旋光电子器件、磁控激光、光致磁性等量子技术方面的潜在应用.  相似文献   

10.
电子、激子和声子等量子态在固体中的行为早已被人们所熟知. 然而,当体系的尺寸只有纳米量级的时候,已有的固体理论常常不能适用,需要新的低维物理理论的建立. 我们系统研究了低维体系限域量子态(包括电子、激子和声子)的行为对环境、应力、压力及光的响应和性质的调控. 较早认识到低维体系之显著的表面-体积比对量子态性质调控之有效性,系统地揭示了低维体系的一系列由表面和应力决定的新颖性质,证明了低维体系的表面和应力效应同量子限域效应同等重要. 本文概况了如下五个方面的结果:(1)一种使用应力效应调控电子能带结构的方法和(2)一种使用表面效应调控电子能带结构的方法(这两个方法都可将低维体系能带从间接能隙调控至直接能隙能带结构);(3)一种低维体系表面掺杂方法,该方法将在低维体系掺杂中取代传统方法;(4)量子点表面诱导的光致异构现象;(5)基于表面自催化半导体低维结构的形成机理. 希望我们的研究工作有助于促进低维体系在光电子、纳电子、环境、能源、生物和医学等领域的应用.  相似文献   

11.
In two-dimensional heterostructures made of semiconductor and organic layers, when resonance between the Wannier and Frenkel excitons is realized, the dipole-dipole interaction coupling them leads to novel effects. First, we discuss the pronounced nonlinear optical properties of the hybrid Frenkel-Wannier excitons appearing when the energy splitting of the excitonic spectrum is large compared to the exciton linewidths (the case of strong resonant coupling). Next, we consider the case of weak resonant coupling for which the Förster mechanism of energy transfer from an inorganic quantum well to an organic overlayer is of great interest: the electrical pumping of excitons in the semiconductor quantum well could be employed to turn on efficiently the organic material luminescence.  相似文献   

12.
报道用分子束外延(MBE)技术生长的x=0.4,0.8的高组分稀磁半导体Cd1-xMnxTe/CdTe超晶格低温和室温荧光谱研究结果.基态激子跃迁能级荧光谱实验结果显示高组分超晶格中具有高量子效率和高质量光发射.对激子能级随温度的变化进行了详细研究,给出激子跃迁能量的温度系数.激子能级线型的展宽随温度变化关系可用激子-纵向光学声子耦合模型解释.与光调制反射谱实验结果进行了比较.  相似文献   

13.
Understanding excitonic processes at organic heterojunctions is crucial for development of organic semiconductor devices. This article reviews recent research on excitonic physics that involve intermolecular charge transfer (CT) excitons, and progress on understanding relationships between various interface energy levels and key parameters governing various competing interface excitonic processes. These interface excitonic processes include radiative exciplex emission, nonradiative recombination, Auger electron emission, and CT exciton dissociation. This article also reviews various device applications involving interface CT excitons, such as organic light-emitting diodes (OLEDs), organic photovoltaic cells, organic rectifying diodes, and ultralow-voltage Auger OLEDs.  相似文献   

14.
纳米结构ZnO晶体薄膜室温紫外激光发射   总被引:4,自引:0,他引:4  
汤子康 《物理》2005,34(1):21-30
文章综述了纳米结构的氧化锌半导体薄膜在室温下自由激子的自发辐射以及由自由激子引起的受激发射的特性,阐述了在不同激发密度下室温紫外受激发射的机理.纳米结构氧化锌半导体薄膜是用激光分子束外延(L-MBE)技术生长在蓝宝石衬底上的.薄膜由密集而规则排列的纳米尺度的六角柱组成.这些纳米六角柱起着限制激子运动的作用,激子的量子尺寸效应,使激子的跃迁振子强度大幅度增强.同时六角柱之间的晶面组成了一个天然的激光谐振腔.室温下用三倍频的YAG脉冲激光激发,可从这些纳米结构的氧化锌薄膜中观测到很强的紫外激光发射.研究发现,在中等激发密度下,紫外受激发射是由于激子与激子间碰撞而引起的辐射复合.在高密度激发条件下,由于激子趋于离化,紫外受激发射主要由电子-空穴等离子体的辐射复合引起.由于纳米结构中激子的跃迁振子增强效应,在室温下测量到的光学增益高达320cm^-1,这比在同样条件下测量到的块状氧化锌晶体的光学增益要高一个量级以上.与传统的电子-空穴等离子体激光辐射相比,激子引起的受激发射可在较低的激发密度条件下实现.这在实际应用上很有价值.  相似文献   

15.
The ultrafast nonlinear optical properties of quantum well excitons have been studied extensively in recent years. Quantum well excitons, which are sharp and well-resolved at room temperature, are well suited to optoelectronics applications, having large electroabsorption response. In this review, we discuss experiments which use simultaneously the nonlinear optical response of the quantum well exciton and the electroabsorption response in order to characterize electrical signals in the femtosecond time scale. In addition, we discuss intrinsic speed limitations in excitonic optoelectronics and extensions to one- and two-dimensional spatiotemporal field mapping.  相似文献   

16.
The optical properties of two-dimensional (2D) perovskites recently receive numerous research focus thanks to the strong quantum and dielectric confinement effects. In addition to the strong excitonic effect at room temperature, 2D perovskites also have appealing features that their optical properties can be flexibly tuned by alternating organic or inorganic layers. Particularly, 2D chiral perovskites and 2D perovskites based heterostructures are emerging as new platforms to extend their functionalities. To optimize performance of 2D perovskites-based optoelectronic devices, it is critical to understand the fundamentals and explore the strategies to engineer their optical properties. This review begins with an introduction to the excitons and self-trapped excitons of 2D perovskites. Subsequently, inorganic/organic layer effects on optical properties and 2D perovskites based heterostructures are discussed. We also discussed the nonlinear optical properties of 2D perovskite. We are looking forward to that this review can stimulate more efforts to understand and optimize the optical properties of 2D perovskites.  相似文献   

17.
The theory of the electronic excitations in a highly excited semiconductor is presented. The relaxation processes, the formation of excitons and excitonic molecules, the interaction among the various forms of electronic excitations, as well as their optical and thermodynamical properties are analyzed. At low temperatures one expects condensations into the quantum statistically degenerate phases of the excitonic molecules and of the electron-hole plasma. The physical properties of these low temperature phases are investigated. Possibilities and previous attempts to observe the Bose-Einstein condensation in excitonic systems are discussed critically. The experimental observations of the electron-hole liquid phase transition are reviewed.  相似文献   

18.
Transient nonlinear optical spectroscopy, performed on excitons confined to single GaAs quantum dots, shows oscillations that are analogous to Rabi oscillations in two-level atomic systems. This demonstration corresponds to a one-qubit rotation in a single quantum dot which is important for proposals using quantum dot excitons for quantum computing. The dipole moment inferred from the data is consistent with that directly obtained from linear absorption studies. The measurement extends the artificial atom model of quantum dot excitonic transitions into the strong-field limit, and makes possible full coherent optical control of the quantum state of single excitons using optical pi pulses.  相似文献   

19.
The magnetic field-dependent heavy hole excitonic states in a strained Ga0.2In0.8As/GaAs quantum dot are investigated by taking into account the anisotropy,non-parabolicity of the conduction band,and the geometrical confinement.The strained quantum dot is considered as a parabolic dot of InAs embedded in a GaAs barrier material.The dependence of the effective excitonic g-factor as a function of dot radius and the magnetic field strength is numerically measured.The interband optical transition energy as a function of geometrical confinement is computed in the presence of a magnetic field.The magnetic field-dependent oscillator strength of interband transition under the geometrical confinement is studied.The exchange enhancements as a function of dot radius are observed for various magnetic field strengths in a strained Ga0.2In0.8As/GaAs quantum dot.Heavy hole excitonic absorption spectra,the changes in refractive index,and the third-order susceptibility of third-order harmonic generation are investigated in the Ga0.2In0.8As/GaAs quantum dot.The result shows that the effect of magnetic field strength is more strongly dependent on the nonlinear optical property in a low-dimensional semiconductor system.  相似文献   

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