水溶性CdTe:Mn量子点的双光子吸收

采用激发波长800 nm、脉宽50 fs、重复频率1 kHz的Ti:sapphire放大飞秒激光器作为激发光源,利用开孔Z扫描技术研究了不同粒径的CdTe:Mn量子点的非线性吸收性质。理论计算结果表明,同一生长时间CdTe:Mn量子点的双光子吸收系数是CdTe量子点的1.1倍,其双光子吸收系数随量子点尺寸的减小而增大,这是由于CdTe:Mn量子点非线性吸收属于反饱和吸收,掺杂了Mn元素,减小了表面缺陷浓度,表明掺杂量子点具有很好的双光子吸收现象。     

水溶性CdTe量子点的三阶光学非线性极化特性

利用超短脉冲Z扫描技术和光学Kerr效应研究了以巯基丙酸为稳定剂的CdTe量子点水溶液的三阶光学非线性极化特性. 在532nm,30ps和800nm,130fs脉冲激光激发下, 发现分别具有正负相反取值的三阶光学非线性折射率,自由载流子吸收和双光子吸收分别是这两种脉冲激光激发下三阶光学非线性吸收的起因. 测量得到CdTe量子点的三阶光学非线性极化率约为CS₂的32倍, 在520—700nm光谱区的CdTe量子点的光学响应时间小于400fs. 关键词： CdTe量子点(QDs) Z扫描 三阶光学非线性极化特性 双光子吸收     

ZnO/ZnS核-壳量子点的双光子吸收效应

利用飞秒激光Z-扫描与泵浦-探测技术,研究了室温下ZnO/ZnS与ZnO/ZnS/Ag核-壳胶体量子点的双光子吸收效应.研究发现:ZnO基核-壳量子点的本征双光子吸收系数比ZnO体材料增大了3个数量级;测量得到的660 nm处的ZnO/ZnS核-壳量子点双光子吸收截面约为4.3×10^-44 cm⁴·s·photon^-1,比相应的ZnS、ZnSe及 CdS量子点大2个数量级;当ZnO/ZnS核-壳量子点镶嵌了银纳米点时,非线性吸收有所增强.ZnO基复合纳米结构的双光子吸收增强可归因于量子限域与局域场效应.     

溶胶CdS毫微晶的双光子吸收及其量子尺寸效应

本文利用单光束透过率法研究了溶胶CdS毫微晶的双光子吸收。对于毫微晶尺寸为5.5～11.0nm的样品,测得其在波长510.6nm时的双光子吸收系数为1.31～5.24/GW,并由此得到相应的x~(3)为2.8×10~(-12)～1.1×10~(-11)esu。文中还从理论上分析了CdS溶胶的双光子吸收与毫微晶尺寸的关系,理论计算与实验结果基本符合。     

CdSeS量子点的光学非线性特性

以脉冲宽度为35 ps,基频为1064 nm的Nd:YAG锁模激光器二倍频532 nm的激光作激发,利用Z-扫描技术研究了CdSeS量子点的光学非线件特性.实验结果表明CdSeS量子点在532 nm光激发下具有很大的非线性吸收效应,该吸收效应来自于光学三阶效应引起的双光子吸收.在不同的入射光强下观测了CdSeS量子点的Z-扫描曲线,实验表明,CdSeS具有大的非线性折射率1.9×10-8esu和大的双光子吸收截面25283 GM,比现在使用的ZnS量子点高出近2个数量级.     

水溶性CdTe量子点与胰岛素的相互作用

使用水相合成法制备了水溶性CdTe量子点,研究了量子点与胰岛素分子的相互作用.通过胰岛素对CdTe的淬灭常数的计算,判断出胰岛素对CdTe的淬灭属于静态淬灭行为;通过对不同盐浓度和酸度环境下淬灭效率的实验,得出以巯基乙酸为稳定剂的CdTe和胰岛素之间的相互作用以静电作用为主.     

水溶性CdTe量子点荧光探针的制备表征及应用

采用水相合成法,在氮气气氛下,以3-巯基丙酸(MPA)为稳定剂制备了水溶性的CdTe量子点,并通过荧光(PL)光谱、紫外可见(UV-Vis)光谱、透射电子显微镜(TEM)和X射线粉末衍射(XRD)对样品进行了表征。XRD结果表明量子点为立方闪锌矿结构,TEM结果表明量子点分散性较好,形状为球形,平均粒径为2.0 nm。进一步考察了回流时间、反应温度和体系pH值对量子点性能的影响,结果表明:回流时间、反应温度和体系pH值对量子点的粒径大小、粒径分布及生长速度均有影响。基于量子点对金属离子具有荧光响应的特性,以CdTe量子点为荧光探针实现了对水溶液中Ni2+的检测。     

CdTe量子点-铜酞菁复合体系荧光共振能量转移的研究

以波长为780 nm、重复频率为76 MHz、脉宽为130 fs的飞秒激光作为激发光源, 采用超快时间分辨光谱技术研究了CdTe量子点-铜酞菁复合体系的荧光共振能量转移. 实验结果表明, 在780 nm的双光子激发条件下, 复合体系中CdTe量子点的荧光寿命随着铜酞菁溶液浓度的增加而减少, 荧光共振能量转移效率增加. 同时也研究了激发功率对荧光共振能量转移效率的影响. 结果表明, 随着激发光功率的增加, 复合体系溶液中CdTe量子点的荧光寿命增加, 荧光共振能量转移效率减小, 其物理机理是因为高激发功率下的热效应和由双光子诱导的高阶激发态的跃迁. 当激发光功率为200 mW时, 双光子荧光共振能量转移效率为43.8%. 研究表明CdTe量子点-铜酞菁复合体系是非常有潜力的第三代光敏剂.     

CdTe量子点的光谱特性及其应用

研究了水相CdTe量子点的共振散射光谱、荧光光谱和吸收光谱特性。结果表明,随着量子点粒径(d)的增大,CdTe量子点的荧光峰(λ_F)发生红移,吸收峰也发生红移,且吸收峰(λ_A)的峰形变宽、吸光度(A)降低,λ与ln(d)均存在较好的线性关系。其函数关系为λ_A =126.74 ln(d)+395.92和λ_F=155.01 ln(d) +415.5。共振散射光谱研究表明, 共振散射波长λ_R与CdTe量子点粒径（3.8～8.6 nm）的对数存在较好的线性关系,线性回归方程为λ_R=148.37 ln(d)+418.08, 相关系数为0.995 2,而且同一粒径的CdTe量子点,共振散射强度与CdTe量子点的浓度也存在良好的线性关系,粒径为3.8 nm的CdTe量子点在波长597 nm处的线性范围,回归方程,相关系数分别为：22.5～180.0 μmol·L-1;I_{597 nm}=0.572 1c+5.884,0.997 5。共振散射光谱法作为检测CdTe量子点粒径的一种新方法,具有简便快速及较好的应用价值。     

CdSe/ZnS核-壳结构量子点的非线性光学吸收

利用开孔Z扫描技术研究了吸收峰分别为553nm和503nm的两种尺寸CdSe/ZnS核-壳结构量子点溶液的非线性吸收性质.对于532nm,6ns激光脉冲,两种材料均表现出饱和吸收向反饱和吸收转化的现象.数值模拟结果表明:当吸收峰波长大于激光波长时,饱和吸收过程由快、慢两种机制组成,分别对应基态载流子被激发至不同的激发态,而强光下的反饱和吸收与快过程相关;当吸收峰波长小于激光波长时,饱和吸收主要由快过程机制引起,强光下的反饱和吸收源自激发态吸收和双光子吸收.我们的研究结果表明半导体量子点是研制光开关和光限制器件的理想候选材料.     

水溶性CdTe量子点的稳态和纳秒时间分辨光致发光光谱

报道了以飞秒脉冲激光为激发光源的水溶性CdTe量子点(QDs)的稳态荧光光谱和纳秒时间分辨荧光光谱.实验发现CdTe量子点的荧光光谱峰值位置随激发波长变化发生明显移动，激发脉冲波长越长，荧光峰位红移越大.荧光动力学实验数据显示，在400nm和800nm脉冲激光激发下，水溶性CdTe量子点的荧光光谱中均含有激子态和诱捕态两个衰减成分，两者的发射峰相距很近，诱捕态的发射峰波长较长.在800nm脉冲激光激发下的诱捕态成分占总荧光强度的比重比400nm激发下的约高3倍，其相对强度的这种变化导致了稳态荧光发射峰位的红移. 关键词： CdTe 量子点 时间分辨 荧光光谱 上转换荧光     

Evidence of two‐photon absorption in strain‐free quantum dot GaAs/AlGaAs solar cells

We report the fabrication procedure and the characterization of an Al_0.3Ga_0.7As solar cell containing high‐density GaAs strain‐free quantum dots grown by droplet epitaxy. The production of photocurrent when two sub‐bandgap energy photons are absorbed simultaneously is demonstrated. The high quality of the quantum dot/barrier pair, allowed by the high quality of nanostructured strain‐free materials, opens new opportunities for quantum dot based solar cells.

     

脉冲激发三能级体系半导体量子点的单光子发射效率

研究了脉冲激发下单个半导体量子点中单光子发射的统计特性.在旋转波近似条件下，由系统粒子数演化主方程并结合量子回归理论推导了二阶相关函数的运动方程，利用此方程讨论了二阶相关函数随输入脉冲面积的关系.在窄脉冲宽度的脉冲激发下，单光子的发射概率p和效率η都随着强度的增强而产生振荡.研究表明，采用窄脉冲宽度，当输入脉冲面积在π附近时可以得到较高的单光子发射效率. 关键词： 半导体量子点 单光子发射 三能级系统     

Photoluminescence quenching of CdTe/CdS core-shell quantum dots in aqueous solution by ZnO nanocrystals

Photoluminescence (PL) properties of 3-mercaptopropionic acid (MPA) coated CdTe/CdS core-shell quantum dots (QDs) in aqueous solution in the presence of ZnO colloidal nanocrystals were studied by steady-state and time-resolved PL spectroscopy. The PL quenching of CdTe/CdS core-shell QDs with addition of purified ZnO nanocrystals resulted in a decrease in PL lifetime and a small red shift of the PL band. It was found that CdTe(1.5 nm)/CdS type II core-shell QDs exhibited higher efficiency of PL quenching than the CdTe(3.0 nm)/CdS type I core-shell QDs, indicating an electron transfer process from CdTe/CdS core-shell QDs to ZnO nanocrystals. The experimental results indicated that the efficient electron transfer process from CdTe/CdS core-shell QDs to ZnO nanocrystals could be controlled by changing the CdTe core size on the basis of the quantum confinement effect.     

热处理温度对量子点粒度分布的影响

为了明确热处理温度对熔融法制备PbSe量子点玻璃材料的影响, 实验对比了核化时间、晶化温度、晶化时间对晶体大小、粒度分布和吸收光谱特性的影响. 在相同核化温度、不同晶化温度条件下, 各样品的透射电子显微镜图显示都有一定量的晶体形成, 但其晶化程度、尺寸大小及分布有明显不同. 通过计算晶体粒度分布定量地揭示出, 随着晶化温度的提高, 量子点晶体尺寸逐渐增大, 从而提高了晶体颗粒的浓度. 吸收光谱的测量也表明, 随着晶化温度的升高, 吸收峰从无到有不断增强且出现红移现象. 而当晶化温度较低时, 虽有晶体形成, 但无明显吸收峰, 主要是由于晶体尺寸较小, 浓度较低, 晶体颗粒的吸收峰被背景材料所掩盖. 研究结果可为制备具有一定浓度的不同尺寸的量子点晶体, 进而获得多个波段下较强的吸收和辐射的量子点玻璃提供一定的参考.     

InAs/GaAs量子点1.3 μm单光子发射特性

采用双层耦合量子点的分子束外延生长技术生长了InAs/GaAs量子点样品,把量子点的发光波长成功地拓展到1.3 μm.采用光刻的工艺制备了直径为3 μm的柱状微腔,提高了量子点荧光的提取效率.在低温5 K下,测量得到量子点激子的荧光寿命约为1 ns;单量子点荧光二阶关联函数为0.015,显示单量子点荧光具有非常好的单光子特性;利用迈克耳孙干涉装置测量得到单光子的相干时间为22 ps,对应的谱线半高全宽度为30 μeV,且荧光谱线的线型为非均匀展宽的高斯线型.     

PbTe/CdTe量子点的光学增益

PbTe/CdTe量子点是一类新型异系低维结构材料,实验发现具有强的室温中红外光致发光现象.为研究这一材料体系的发光特性,建立了理论模型,计算了PbTe/CdTe量子点的光学跃迁和增益.模型基于k·p包络波函数方法并考虑了PbTe能带结构的各向异性.分析了量子点光学增益与量子点尺寸、注入载流子浓度的关系.结果表明,当注入载流子浓度在(0.3—3)×10¹⁸cm^-3范围时,尺寸为15—20nm的量子点可以产生 关键词： PbTe/CdTe量子点 光学增益 铅盐矿半导体     

Single photon sources with single semiconductor quantum dots

In t.his contribution, we briefly recall the basic concepts of quantum optics and properties of semicon- ductor quantum clot. （QD） which a.re necessary to the nnderstanding of the physics of single-photon generation with single QDs. Firstly, we address the theory of quantmn emitter-cavity system, the fluorescence and optical properties of semiconductor QDs, and the photon statistics as well as opti- cal properties of the QDs. We then review the localizatioll of single semiconductor QDs in quantum confined optical microcavity systems to achieve their overall optical properties and perfornances in terms of strong coupling regime, elfieiency, directionality, and polarization control. Furthermore, we will discuss the recenl, progress on the fabrication of single photon sources, and various a.pproaehes for embedding single QDs into mieroca,vities or photonic crystal nanoeavities and show how to ex- tend the wavelength range. We focus in part;icular on new generations of electrically driven QD single photon source leading to high repetition rates, efficiencies at elevated temperature operation. Besides strong eoupling regime, and high collection new development;s of room temperature sin- gle photon emission in the strong coupling regime are reviewed. The generation of indistinguishable photons and remaining challenges for pract ical single-photon sources are also discussed.