纳米半导体中多重激子效应研究进展

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.     

应变纤锌矿ZnO/Mg_xZn_(1-x)O柱形量子点中离子受主束缚激子的光学性质

在有效质量近似下,考虑内建电场效应,采用变分法详细研究了受限于纤锌矿Mg_xZn_(1-x)O/ZnO/Mg_xZn_(1-x)O圆柱形应变量子点中离子受主束缚激子(A~-,X)的带间光跃迁吸收系数随量子点尺寸、Mg含量和离子受主杂质中心位置的变化情况,并和离子施主束缚激子(D~+,X)及自由激子进行了比较.结果表明:随着量子点尺寸的减小,(A~-,X)的光跃迁吸收强度增强,吸收曲线向高能方向移动,出现蓝移现象.随着Mg含量增加,(A~-,X)的光跃迁吸收曲线蓝移,且吸收强度减弱.随着离子受主杂质从量子点的左界面沿材料生长方向移至量子点的右界面,光跃迁吸收曲线向低能方向移动,出现红移现象.此外,与离子施主束缚激子(D~+,X)相比,随着沿材料生长方向掺入杂质位置的变化,光跃迁吸收曲线移动的方向相反.但不管是掺入离子受主杂质还是离子施主杂质,当离子杂质从量子点的左异质界面沿材料生长方向移至右异质界面时,光跃迁吸收峰的移动量大致相同.     

激基复合物给体作间隔层对激子复合区域的调节

为研究激基复合物器件激子复合区域的变化,在TPD/BPhen界面可形成激基复合物发光的基础上,以Ir(pq)2(acac)为探测层,制备器件ITO/Mo O_3(2.5 nm)/TPD((40-x)nm)/Ir(pq)2(acac)(0.5 nm)/TPD(x,x=0,3,6,10 nm)/BPhen(40 nm)/Cs2CO_3/Al,其中靠近BPhen的TPD称之为间隔层。电致发光光谱表明,该组器件的激子复合区域主要位于Ir(pq)2(acac)薄层和TPD/BPhen界面,分别发射595 nm和478 nm的光。随着TPD间隔层厚度的增加和电压的升高,发光区域向激基复合物区域(TPD/BPhen界面)移动,即更多的电子和空穴在TPD/BPhen界面形成激基复合物发光,Ir(pq)2(acac)发光减弱。当间隔层厚度由0 nm增至10nm时,6 V电压下的Ir(pq)2(acac)和激基复合物发光强度的比值由44降至1.5。对于间隔层厚度为6 nm的器件,Ir(pq)2(acac)和激基复合物发光强度的比值由6 V时的2.8降至10 V时的1.0。由此可见,激基复合物给体作间隔层能有效调节激子复合区域。     

叶黄素聚集体吸收光谱的实验分析与理论模拟

分子聚集体表现出单分子所不具备的特有功能,利用吸收光谱对聚集体分子结构特性的研究是理解其电子和能量转移功能的基础。实验中利用紫外-可见分光光度计,检测了叶黄素在乙醇溶液中的单体吸收谱和在1∶1乙醇水溶液中的聚集体吸收谱。并通过对叶黄素单体吸收谱的高斯分解,获得了激发态的振动能级结构参数。理论上采用时间相关函数描述的吸收谱线和Frenkel激子模型,通过模拟单分子吸收光谱,获得了叶黄素分子的激发能、特征模振动频率、Huang-Phys因子等参数。再利用这些参数进行了聚集体分子光谱的模拟,分析了叶黄素聚集体的分子结构影响光谱变化的原因。结果表明,(1) 分子间的相互作用是决定吸收光谱峰位移动的主要原因,实验中叶黄素H-聚集体的吸收光谱较单体蓝移了77 nm,模拟显示相互作用在2 000 cm-1附近;(2) 聚集体分子个数越多,聚集协作效应越大,吸收光谱半高宽变小,同时吸收峰进一步蓝移;(3) 环境的无序度对吸收光谱的半高宽也存在较大的影响,无序度越大,吸收光谱半高宽越大。实验结果为进一步研究聚集体在生物系统和材料系统中的功能提供了理论依据。     

Spontaneous emission in the optically excited single-electron-tunneling device tuned by the tunneling

The spontaneous emission spectrum in the optically excited single-electron-tunneling device coupled to the side dot is analytically found to be determined by the 12 exciton-complex optical channels with different optical weight functions. The electronic tunneling channels and optical transition channels co-determine the emission, where the competition between the electron-like and hole-like channels leads to the tail effect and the competition between the lower and higher energy resonant optical channels leads to the blueshift（redshift） of the emission signal.     

物理所氧化亚铜新能源材料研究获进展

<正>氧化亚铜(Cu2O)是一种性能优异的半导体材料,它具有2.1 e V(590 nm)的直接帯隙以及很高的可见光吸收系数,再加上它具有无毒、低价、原料丰富等优点,已成为太阳能转化与利用研究领域的重要材料。理论预计基于Cu2O的太阳能电池效率可达20%,通过掺杂引入合适的中间带(intermediate band)后,其光电     

基于InGaN/GaN多量子阱双波长发光二极管生长及发光性能

差分吸收激光雷达测量臭氧浓度过程中,云层信号会造成对流层臭氧浓度剧烈的抖动,带来了很大的测量误差.本文提出了一种云消除算法,该算法通过插值云层高度区域内的臭氧浓度,有效消除了对流层臭氧浓度的剧烈抖动.通过阐述其理论基础,给出了其算法关键点,即云信号的识别和云高度的精确定位.根据云层消光系数的特点,通过设定气溶胶消光系数阈值获取云层高度信息,利用累加平均有效减少噪音造成的测量误差.结果表明,在精确确定云高、云底的基础上,运用线性插值算法对臭氧测量结果进行修正,可以有效克服云层对测量结果造成的急剧起伏.     

单个等离激元纳米颗粒和纳米间隙结构与量子发光体的强耦合

在腔量子电动力学中,如果量子发光体与腔模式的耦合强度超过二者的平均损耗,就进入了强耦合区域,此时会形成部分光部分物质的新量子态—极化激元态.强耦合在室温玻色-爱因斯坦凝聚、极化激元激光、单光子非线性、量子信息等领域有重要的应用价值.基于单个金属纳米颗粒的结构可以支持局域表面等离激元共振,拥有极小的模式体积,非常有利于强耦合现象的发生.本文主要介绍了强耦合的理论背景、单个金属纳米颗粒和纳米间隙结构与量子发光体的强耦合、以及强耦合的动态调控,并展望了该领域的研究前景.     

有机发光二极管的光致磁电导效应

制备了结构为ITO/CuPc/NPB/Alq₃/LiF/Al的常规有机发光二极管, 之后对器件采用波长为442 nm和325 nm的激光线进行照射产生激子, 并在小偏压下(保证器件没有开启)对激子的演化过程进行控制, 同时测量器件的光致磁电导(photo-induced magneto-conductance, PIMC). 实验发现, 不同于电注入产生激子的磁电导效应, PIMC在正、反小偏压下表现出明显不同的磁响应结果. 当给器件加上正向小偏压时, 器件的PIMC在0-40 mT范围内迅速上升; 随着磁场的进一步增大, 该PIMC增加缓慢, 并逐渐趋于饱和. 反向小偏压时, 器件的PIMC随着磁场也是先迅速增大(0-40 mT), 但达到最大值后却又逐渐减小. 通过分析外加磁场对器件光生载流子微观过程的影响, 采用'电子-空穴对'模型和超精细相互作用理论对正向偏压下的PIMC进行了解释; 反向偏压下因各有机层的能级关系, 为激子与电荷相互作用提供了必要条件, 运用三重态激子与电荷的反应机制可以解释PIMC出现高场下降的实验现象.