氧化锌基材料、异质结构及光电器件

Ⅱ-Ⅵ族直接带隙化合物半导体氧化锌(ZnO)的禁带宽度为3.37 eV,室温下激子束缚能高达60 meV,远高于室温热离化能(26 meV),是制造高效率短波长探测、发光和激光器件的理想材料。历经10年的发展,ZnO基半导体的研究在薄膜生长、杂质调控和器件应用等方面的研究获得了巨大的进展。本文主要介绍了以国家"973"项目(2011CB302000)研究团队为主体,在上述方面所取得的研究进展,同时概述国际相关研究,主要包括衬底级ZnO单晶的生长,ZnO薄膜的同质、异质外延,表面/界面工程,异质结电子输运性质、合金能带工程,p型掺杂薄膜的杂质调控,以及基于上述结果的探测、发光和激光器件等的研究进展。迄今为止,该团队已经实现了薄膜同质外延的二维生长、硅衬底上高质量异质外延、基于MgZnO合金薄膜的日盲紫外探测器、可重复的p型掺杂、可连续工作数十小时的同质结紫外发光管以及模式可控的异质结微纳紫外激光器件等重大成果。本文针对这些研究内容中存在的问题和困难加以剖析并探索新的研究途径,期望能对ZnO材料在未来的实际应用起到一定的促进作用。     

Fe3O4/C的制备与电化学性能研究

应用共沉淀法并以原位聚合苯胺包覆Fe3O4作碳源制备Fe3O4/C的复合材料.XRD、SEM、TEM等测试显示,样品中Fe3O4纳米颗粒(40～80 nm)均匀分散在无定形碳的内部.在50 mA.g-1电流密度下,经过30次循环充放电测试,该材料的容量仍保持在1000 mAh.g-1左右.     

共振吸收波导阵列的原理、特性、制备与应用

光子晶体、量子光学、超快光学与微纳光学的发展,使得操控光子的发射与传输特性成为可能.综述了具有复折射率周期性调制的共振吸收光子晶格,并着重介绍了共振吸收波导阵列的原理、光学特性、样品制备与应用.     

半导体量子阱中电子自旋弛豫和动量弛豫

根据电子自旋轨道耦合对自旋极化弛豫影响的DP机理进一步导出了半导体中电子自旋弛豫与动量弛豫及载流子浓度的关系，并采用飞秒抽运探测技术在室温下测量AlGaAs/GaAs 多量子阱中载流子浓度在 1×10¹⁷—1×10¹⁸cm^-3范围内，电子自旋弛豫时间由58ps增加至82 ps的变化情况，与理论计算值符合，说明了随着载流子浓度的增加，载流子间的频繁散射加速了电子动量驰豫，减弱了电子自旋轨道耦合作用，从而延长了电子自旋寿命. 关键词： 电子自旋轨道耦合 电子自旋弛豫和动量弛豫 飞秒光谱技术     

多个光伏空间亮孤子相互作用研究

用数值方法分析了多个平行传播一维光伏空间亮孤子之间的相干相互作用.结果表明，同相多个孤子相互作用时，它们不同于两个孤子时的周期性的融合和分开，而是会在整体吸引靠近过程中发生孤子的逐步融合作用.多个孤子相互之间发生能量耦合作用时，可简单归结为三种基本的相互作用模式.而邻近相互反相的多个孤子相互作用时，能保持很好的稳定传播特性，其对形成孤子阵列及阵列波导具有指导意义. 关键词： 光伏空间孤子 多个孤子 相互作用     

红色荧光粉Ca_4(La_(1-x-y)Gd_xY_y)_(1-n)O(BO_3)_3∶nEu~(3+)的发光和优化

用高温固相法合成了红色荧光粉Ca4(La1-x-yGdxYy)1-nO(BO3)3∶nEu3+(LnCOB∶Eu,Ln=La1-x-y-GdxYy),并对其在真空紫外至可见范围的发光性质进行了系统的研究,找出发光较好的组分范围并与某些商品红色荧光粉进行了比较。LnCOB∶Eu在254 nm紫外线激发下的发射光谱为Eu3+的5D0→7FJ(J=0,1,2,3,4)的特征跃迁。监测其最强的5D0→7F2发射线,其激发光谱在250 nm左右有一个宽的激发带,归属于Eu-O电荷迁移带,适于用254 nm汞线激发;在300~450 nm有一些弱的归属于Eu3+的f-f跃迁的锐吸收峰;在真空紫外区184~188 nm附近有一个宽带,为基质吸收带,并可能包含了Eu3+的f-d跃迁。在Ca4GdO-(BO3)3∶Eu3+的激发光谱中,还包含了Gd3+的8S7/2→6GJ跃迁,此跃迁增强了荧光粉在184~188 nm附近的激发强度。     

飞秒相干光场激发固体样品的线性与上转换荧光光谱研究

用可变延时的双光束激光激发固态样品,同时测量样品的线性荧光和上转换荧光强度.理论上用Bloch方程描述了激发态吸收上转换过程,通过数量方法解Bloch方程,得到了与激发态吸收过程相关的各能级粒子数布居随时间的变化关系,计算出荧光强度,得到有一定延时的两束光的相干光谱,相干光谱的计算结果和实验结果一致。     

一种星型有机低聚物的合成及光电性能

通过多步反应合成了一种新型的具有“双极(bipolar)”性质和发光性能的以N原子为中心的星型有机小分子低聚物——三(4-(5-(4-(5-(4-(二苯胺基)苯基)-1,3,4-噁二唑-2)苯基)-1,3,4-噁二唑-2)苯基)胺. 用¹H NMR, MS和元素分析进行了表征, 研究了化合物的热稳定性和固体粉末的光致发光性质, 并用循环伏安法测定了其电化学性能. 结果表明, 这种合成的同时具备空穴传导和电子输入双重功能基团的星型有机小分子光致发光性能优良(量子效率92%), 热稳定性好, 可以作为制作有机电致发光器件的候选材料.     

压缩应变载荷下氮化镓隧道结微观压电特性及其巨压电电阻效应

电子器件可控性研究在日益追求器件智能化和可控化的当今社会至关重要. 基于第一性原理和量子输运计算, 本文研究了压缩应变载荷对氮化镓(GaN)隧道结基态电学性质和电流输运的影响, 在原子尺度上窥视了氮化镓隧道结的微观压电性, 验证了其内在的巨压电电阻(GPR)效应. 计算结果表明, 压缩应变载荷可以调节隧道结内氮化镓势垒层的电势能降、内建电场、电荷密度和极化强度, 进而实现对隧道结电流输运和隧穿电阻的调控. 在-1.0 V的偏置电压下, -5%的压缩应变载荷将使氮化镓隧道结的隧穿电阻增至4倍. 本研究展现了氮化镓隧道结在可控电子器件中的应用潜力, 也展现了应变工程在调控电子器件性能方面的光明前景.