纤锌矿InGaN staggered量子阱中的激子态和光学性质

本文将基于有效质量近似下的变分法,理论研究了纤锌矿InGaN/GaN staggered量子阱中的激子态和光学性质.数值结果显示了InGaN量子阱中的量子尺寸和staggered受限垒对束缚于量子阱中的激子态和光学性质有着明显的影响.当阱宽增加时,量子受限效应减弱,激子结合能降低,带间发光波长增加.另一方面,当量子阱中staggered受限势增加时,量子受限效应增强,激子结合能升高,带间发光波长降低.本文的理论结果证明了可以通过调节staggered垒高和量子尺寸来调控纤锌矿InGaN staggered量子阱中的激子态和光学性质.     

量子点激子超辐射的条件和量子点集合的相干辐射

半导体量子点的激子超辐射出现的条件是本文激子超辐射的理论研究中的重点,我们的理论推导结果揭示要观测到半导体量子点的激子超辐射必须采用短于百飞秒的激发源。我们用ZnO单量子点观察到激子超辐射,同时测量和分析讨论了量子点集合的相干辐射性质,发现单量子点超辐射的二次方泵浦与辐射强度关系被大量量子点间的线性递增所掩盖。     

宏观共振隧穿的新进展及其在量子信息处理中的应用

从量子力学诞生以来,关于宏观物体的运动是否遵循量子力学的辩论就一直没有停止过.上世纪八十年代初期以来,一系列在约瑟夫森结和超导最子干涉器件(SQUID)中观测到的实验结果,包括相位和磁通的宏观量子隧穿,能级量子化,宏观共振隧穿,和在微波驱动下的相干动力学过程对认为宏观物体的运动在满足一定条件下同样遵循量子力学规律的观点提供了强有力的实验证据.在众多已观察到的宏观量子现象中,宏观共振隧穿结合了能级分立和隧穿这两个最具特征的量子现象.由于宏观共振隧穿的观测无需使用高频电磁波激发,这就避免了实验结果也可以用经典物理解释的可能,所以在一个系统中观测到宏观共振隧穿可以说是展示该系统的量子属性的最有力证据.本文讨论近年来从理论和实验两方面理解耗散和磁通噪声对类似SQUID的双势阱系统宏观共振隧穿率和谱线形状的影响.评述宏观共振隧穿谱的测量在探寻、理解、克服超导磁通量子比特中的退相干机制并最终实现规模化量子计算方面的应用.     

半导体量子阱中激子波函数及其 Fourier系数的计算和应用

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.     

(CdZnTe,ZnSeTe)/ZnTe复合量子阱中激子隧穿过程

设计了(CdZnTe,ZnSeTe)/ZnTe复合量子阱结构,并用吸收光谱、室温光致发光谱和飞秒脉冲抽运-探测方法研究了该复合结构中的激子隧穿过程.分别测量了该结构中CdZnTe/ZnTe量子阱层和ZnSeTe/ZnTe量子阱层中激子衰减时间.观察到从CdZnTe/ZnTe量子阱层向ZnSeTe/ZnTe量子阱层的快速激子隧穿,隧穿时间为5.5ps. 关键词： (CdZnTe ZnSeTe)/ZnTe复合量子阱 激子 隧穿 抽运-探测     

Zn1-xCdxSe-ZnSe多量子阱的光学双稳态

用常压MOCVD法在GaAs衬底上生长了Zn_1-xCd_xSe-ZnSe多层结构.通过X-射线衍射谱和光致发光等方法判断,表明该材料为多量子阱结构.从室温下的透射光谱上可以观察到这种多量子阱中的n=1的激子吸收峰,并观测到起因子激子的ns量级的光学双稳态.     

宏观共振隧穿的新进展及其在量子信息处理中的应用(英文)

从量子力学诞生以来,关于宏观物体的运动是否遵循量子力学的辩论就一直没有停止过。上世纪八十年代初期以来,一系列在约瑟夫森结和超导量子干涉器件(SQUID)中观测到的实验结果,包括相位和磁通的宏观量子隧穿,能级量子化,宏观共振隧穿,和在微波驱动下的相干动力学过程对认为宏观物体的运动在满足一定条件下同样遵循量子力学规律的观点提供了强有力的实验证据。在众多已观察到的宏观量子现象中,宏观共振隧穿结合了能级分立和隧穿这两个最具特征的量子现象。由于宏观共振隧穿的观测无需使用高频电磁波激发,这就避免了实验结果也可以用经典物理解释的可能,所以在一个系统中观测到宏观共振隧穿可以说是展示该系统的量子属性的最有力证据。本文讨论近年来从理论和实验两方面理解耗散和磁通噪声对类似SQUID的双势阱系统宏观共振隧穿率和谱线形状的影响。评述宏观共振隧穿谱的测量在探寻、理解、克服超导磁通量子比特中的退相干机制并最终实现规模化量子计算方面的应用。     

CH_3NH_3PbBr_3纳米线中束缚激子g因子的各向异性

有机-无机杂化钙钛矿材料与其他半导体材料相比具有高的缺陷容忍率,在太阳能电池、发光二极管、低阈值激光器等领域有重要的应用前景.通常情况下,钙钛矿材料是通过溶液法合成的,这种方法虽然可以得到性能优异的钙钛矿器件,但同时也会在合成过程中产生大量缺陷.尽管目前在理论和实验上对钙钛矿材料的缺陷做了很多研究,但对单个缺陷附近的束缚激子发光问题的研究较少.本文通过共聚焦显微系统研究了低温(4.2 K)下单根钙钛矿纳米线的荧光光谱,观测到来自于缺陷周围束缚激子的窄线宽和高强度的荧光峰,同时观测到了磁场下的塞曼分裂和抗磁现象,并通过施加矢量磁场发现了束缚激子的g因子存在各向异性.单个束缚态激子的磁光性质的研究为深入理解束缚激子在量子光源以及自旋电子学中的应用提供了依据.     

ZnCdSe/ZnSe非对称双量子阱中的光学特性研究

用LP-MOCVD技术在GaAs衬底上外延生长了ZnCdSe/ZnSe非对称双量子阱(ADQW)结构。通过ps时间分辨光谱、吸收光谱、发射光谱等的研究得到了如下的结果:在弱激发下,观测到ADQW结构中的激子隧穿现象;在强激发下,在ADQW结构中发现了一个内建电场,它将影响激子隧穿;首次观测到由激子隧穿引起的在一定温度范围内宽阱的发光强度随温度上升而增加的现象;首次观测到该ADQW结构中来自宽阱的光泵受激发射。     

纤锌矿InGaN staggered量子阱中的激子态和光学性质

本文将基于有效质量近似下的变分法,理论研究了纤锌矿InGaN/GaN staggered 量子阱中的激子态和光学性质。数值结果显示了InGaN量子阱中的量子尺寸和staggered受限垒对束缚于量子阱中的激子态和光学性质有着明显地影响。当阱宽增加时,量子受限效应减弱,激子结合能降低, 带间发光波长增加。另一方面,当量子阱中staggered受限势增加时,量子受限效应增强,激子结合能升高,带间发光波长降低。本文的理论结果证明了可以通过调节staggered垒高和量子尺寸来调控纤锌矿InGaN staggered 量子阱中的激子态和光学性质。     

神经网络法研究多溴代二苯胺热力学性质

通过时间分辨光谱技术详细地研究了ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点的激子弛豫动力学. 基于速率分布模型,波长依赖的发射动力学表明本征激子、界面缺陷态中的激子、给-受体对态中的激子都会参与量子点的发光过程,整个发光过程主要依赖于给-受体对态发射. 瞬态吸收数据表明激发后本征激子和界面缺陷物种可能会同时出现,在高激发光强下,光强依赖的俄歇复合过程也存在于量子点中     

单分子器件电输运中基于量子干涉效应的调控策略

单分子器件电输运中的量子干涉效应是电子在分子独立的轨道能级内传输时因保持量子相干性,从而在不同能级之间发生相互干涉的现象.这种现象导致了电子在单分子器件内透射概率的增加或减小,在实验中体现为单分子器件电导值的升高或降低.近些年,利用量子干涉效应对不同的单分子器件进行调控在实验中被证实是有效的调控手段,如对单分子开关、单分子热电器件、单分子自旋器件等器件性能的调控.本文介绍了量子干涉效应的相关理论与预测、实验观测与证实,以及其在不同单分子器件上的调控作用.     

半无限深势阱中自旋相关玻色-爱因斯坦凝聚体的量子反射与干涉

玻色-爱因斯坦凝聚体与势垒或势阱的量子反射及干涉是考察宏观物质波奇特物性的最有效途径之一.利用传播子方法和基于冷原子实验广泛采用的飞行时间吸收成像方案,研究自旋相关玻色-爱因斯坦凝聚体在半无限深势阱中的反射和干涉演化动力学,得到了自旋相关的凝聚体波函数的严格解析解.结果表明,当自旋相关光晶格关闭后,非局域于不同格点中相同自旋态的物质波在自由膨胀过程中发生量子干涉,形成了对比度明显的干涉条纹.与此同时,扩张的自旋相关物质波包与半无限深势阱壁相遇发生量子反射,反射波与入射波产生二重干涉,在密度分布两边对称的局部位置出现剧烈的振荡,干涉条纹表现出显著的调制效应.分析讨论了自旋态、相干输运距离和相对相位等因素对干涉条纹的影响.该研究有助于促进对自旋相关凝聚体宏观量子特性的认识,为深入检验自旋相关光晶格中凝聚体干涉的理论模型和物理机理提供依据和新方案.     

CdSe/ZnSe超薄层中两类量子岛（点）之间的激子转移和它们的光学性质研究

在变温条件下，对CdSe/ZnSe超薄层中的两类量子岛（点）进行了荧光光谱研究.在低温时，这两类岛之间的激子转移主要是通过隧穿过程，而随着温度的升高，局域激子的热跳跃逐渐取代隧穿过程成为激子转移的主导机理.研究还发现，小岛是具有准零维光学性质且不同于大岛的纳米团簇，它们激子的光学特性之间存在一定的差异，但实验表明两类量子岛之间又有很大的光学关联. 关键词： 量子点 激子 CdSe     

CdSe/CdMnSe多量子阱的激子光学性质的研究

用分子束外延在GaAs衬底上生长了CdSe/CdMnSe多量子阱结构.利用X射线衍射(XRD)、变密度激发的PL光谱、变温度PL光谱和变密度激发的ps时间分辨光谱研究了CdSe/CdMnSe多量子阱结构和激子复合特性.讨论了随温度升高辐射线宽展宽和辐射复合效率降低的机理.发现不同激发密度下发光衰减时间不同,认为它的机理可能是无辐射复合引起的.在该材料中观测到激子激子散射发射峰,它被变密度激发和变温度PL光谱所证实. 关键词： CdSe/CdMnSe 量子阱 光学性质     

原子-双原子分子体系碰撞诱导中的量子干涉效应

碰撞转动传能中存在量子干涉效应已经在静态池实验中被观测到,并且积分角也能被测量.但静态池掩盖了大量的实验信息,利用分子束实验可得到转动传能更准确的信息,进而得到影响干涉角的的具体因素.文中运用含时微扰的一级波恩近似理论和各向异性相互作用势,建立了原子-双原子分子(混合态)体系碰撞诱导转动能量传递中的量子干涉效应的理论模型,描述了观察和测量微分干涉角的方法,得到了微分干涉角与碰撞半径和碰撞速度间的关系,同时也得到了实验温度对微分干涉角的影响.此理论模型对于理解和进行分子束实验是非常重要的.     

半导体微结构物理效应及其应用讲座第三讲半导体的激子效应及其在光电子器件中的应用

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.     

ZnCdSe量子阱/CdSe量子点耦合结构中的激子隧穿过程

用室温光致发光谱和飞秒脉冲抽运探测方法对不同垒宽的ZnCdSe量子阱/ZnSe/CdSe 量子点新型耦合结构中激子隧穿过程进行研究，观察到激子从量子阱到量子点的快速隧穿过 程.在ZnSe垒宽为10nm, 15nm, 20nm时，测得激子隧穿时间分别为1.8ps, 4.4ps, 39ps. 关键词： ZnCdSe量子阱 CdSe量子点 激子 隧穿     

CdTe量子点的室温激子自旋弛豫动力学

利用交叉偏振三阶非线性瞬态光栅技术,研究了室温下CdTe胶体量子点激子自旋弛豫动力学的尺寸效应.在抽运-探测光子能量与CdTe量子点的最低激子吸收(1Se—1Sh)跃迁相共振时,量子点激子自旋弛豫显示了时间常数为0.1—0.5 ps的单指数衰减行为.CdTe量子点激子自旋的快速弛豫源于亮暗激子精细结构态跃迁,即J=±1←→■2跃迁.激子自旋弛豫主要由空穴的自旋翻转过程决定.研究结果表明:CdTe量子点激子自旋弛豫速率与量子点尺寸的4次方成反比.     

莫尔晶格中的激子绝缘体

当载流子动能被抑制后,双层量子阱中的电子-空穴可以通过层间库仑相互作用形成激子绝缘体,而抑制动能的主要手段为施加外部磁场产生朗道能级.在二维莫尔晶格中通过能带折叠可以显著抑制载流子动能进而形成莫尔平带.本文主要介绍通过莫尔平带实现无外加磁场的激子绝缘体,着重介绍几个不同的实验思路,并展示如何利用差分反射谱、层间激子光致发光谱、2s激子探测谱、量子电容以及微波阻抗谱探测激子绝缘体信号.总的来说,莫尔晶格中形成的激子绝缘体为在固体环境中研究Bose-Hubbard模型提供了很好的平台,其研究内容可包括激子莫特绝缘体、激子超流以及它们之间的连续转变等.