ZnS/CdSe量子点中线性和三阶非线性光吸收系数研究

在有效质量近似下,利用量子力学的密度矩阵理论,采用无限深势阱模型,从理论上研究了ZnS/CdSe柱型核壳结构量子点中线性和三阶非线性光吸收系数。导出了柱型量子点中线性和三阶非线性光学吸收系数的解析表达式,分析了该系统在不同条件下线性和三阶非线性光吸收系数与入射光频率之间的关系。改变系统的参数,该系统的光吸收系数呈规律性变化。计算结果表明:弛豫时间τ、入射光强I和壳半径R2对系统的吸收系数α有很大的影响,从而为实验上研究核壳结构量子点的非线性光学效应提供了必要的理论依据。     

极化子效应对ZnS/CdSe核壳量子点光吸收系数的影响（英文）

在有效质量近似下,利用量子力学密度矩阵理论,从理论上研究了考虑极化子效应后核壳量子点中线性、三阶非线性以及总的光吸收系数在不同条件下随入射光能量变化的关系。通过数值计算,分析了电子-LO声子和电子-IO声子相互作用对ZnS/CdSe柱型核壳结构量子点光吸收系数的影响。结果表明,极化子效应对光吸收系数有很大影响,不同声子模式对光吸收系数影响大小不同。考虑电子-LO声子后,光吸收系数被大大提高。另外,入射光强和弛豫时间对系统的吸收系数也有很大影响。     

极化子效应对ZnS/CdSe核壳量子点光吸收系数的影响

在有效质量近似下,利用量子力学密度矩阵理论,从理论上研究了考虑极化子效应后核壳量子点中线性、三阶非线性以及总的光吸收系数在不同条件下随入射光能量变化的关系。通过数值计算,分析了电子-LO声子和电子-IO声子相互作用对ZnS/CdSe柱型核壳结构量子点光吸收系数的影响。结果表明,极化子效应对光吸收系数有很大影响,不同声子模式对光吸收系数影响大小不同。考虑电子-LO声子后,光吸收系数被大大提高。另外,入射光强和弛豫时间对系统的吸收系数也有很大影响。     

CdSe/ZnSe自组装量子点中非线性系数随着温度的规律性变化(英文)

研究了在CdSe/ZnSe自组装量子点中CdSe量子点的发光随着激发光强度变化的特性。发现当激发强度(I)变化3个数量级的时候,量子点发光的峰位、峰形都没有发生明显的变化。通过公式L∝Ik(其中I是激发光强度,L是量子点发光强度,k是非线性系数)得到非线性系数k值。实验结果表明:在温度由21 K升高到300 K的过程中,k值随温度变化可以分为3个区域:当温度低于120 K时,k值接近于1;然后,随着温度升高,k值慢慢变小;最后,随温度进一步升高,k值由200 K时的0.946迅速减少到0.870。结合发光随温度变化的实验结果,确认在120 K以下发光主要来源于束缚激子复合。在温度由200 K升高到300 K的过程中,非线性系数的单调减小主要归因于随着温度的升高,发光部分来自于由自由电子或空穴到束缚态能级(FB)的复合。进一步通过分析量子点发光的积分强度随着温度的变化的实验结果,发现发光强度随温度升高而减弱的主要原因是材料中的缺陷或者位错等提供非辐射渠道。     

Au@Ag核-壳层纳米结构光学性质的研究

利用离散偶极近似(discrete dipole approximation,DDA)的方法,系统研究壳层的材料、尺寸及形貌等因素对Au@Ag核-壳纳米光学吸收谱的峰值、峰位的影响。研究表明在液体环境中金球颗粒计算的结果与Mie理论计算的结果吻合,表明光学常数三次样条插值后DDA计算Au@Ag核-壳层纳米粒子的光学性质是准确可靠的。随着Ag壳层厚度增加,Au@Ag核-壳层球形纳米颗粒的吸光谱线形成与金球颗粒谱线不同的肩峰,然后主峰红移、肩峰蓝移消失合并为一条吸收峰,光学吸收谱线强度明显增强。Au@Ag核-壳层纳米立方体的光学吸收谱线在450nm时出现了许多次级吸收峰,随着Ag壳层厚度增加,主、次吸收峰增强,主吸收峰出现明显的蓝移。银壳层厚度的变化不仅改变光学吸收强度和峰值的位置,还在Au@Ag核-壳层纳米颗粒的尖端形成了很强的表面等离子体振荡(surface plasma resonance,SPR),提高Ag对光学吸收的影响。     

Morse势阱中子带间的光吸收

研究了Morse势阱中子带间的光吸收,并且利用密度矩阵算符理论和迭代方法,推导出了线性和三阶非线性子带间的光吸收系数的解析表达式,然后以GaAs/AlGaAsMorse势阱为例进行数值计算。结果表明,线性吸收系数是正的,为总吸收系数作出积极的作用,而三阶非线性吸收为负,抵消了一部分线性吸收,进而得到总的吸收系数;吸收系数随着入射光强度的增大而减小,即出现吸收饱和现象;当势阱参数a增大时,吸收系数增大,即阱宽较窄时,系统吸收的能量较多。若要获得较大的光学吸收系数,就要输入较小的光场强度,并选择适当的势阱参数a和入射光频率。     

核壳型ZnS∶Cu/ZnS量子点的制备及发光性质

本文采用水相合成方法制备了ZnS∶Cu量子点并进行了ZnS壳层修饰,研究了壳层厚度对ZnS∶Cu量子点光学性质的影响,采用TEM、XRD、PL、PLE和UV-Vis等测试方法对其进行了表征。实验结果表明,合成的ZnS∶Cu/ZnS量子点为立方闪锌矿,尺寸分布均匀呈球形,分散性良好,经过壳层修饰平均粒径由2 nm增加到3.2 nm。随着ZnS壳与ZnS核量的比的增加,量子点的PLE激发峰位置和UV-Vis吸收谱线出现红移,也说明了量子点的尺寸增大,证明ZnS在ZnS∶Cu量子点的表面生长,形成了核壳结构的ZnS∶Cu/ZnS量子点。随着壳层增厚,量子点与铜离子发光中心相关的发射峰强度先增大后减小,当壳核比n_s/n_c=2.5时,发光强度达到最大。     

有效质量差异和电场对GaN/AlxGa1-xN球形量子点电子结构的影响

用平面波展开法对GaN/AlxGa1-xN球形量子点中类氢杂质态能级随量子点半径Al组分以及结合能随Al组分的变化规律进行了详细讨论.计算了量子点内外有效质量差异对杂质态能级和结合能的修正,结果表明对于Al组分较高的GaN/AlxGa1-xN球形量子点,电子有效质量差异对杂质能级和结合能的修正不能忽略.考虑电子有效质量差异后,进一步具体计算了杂质结合能随量子点半径、杂质位置以及外电场的变化规律.     

Ag-BaO薄膜在电场作用下的可见——近红外波段光学吸收特性

对超额Ba激活的Ag-BaO复合薄膜在外加垂直表面电场作用下的光学吸收特性进行了测量.结果显示,薄膜在可见—近红外光波段存在两个吸收峰,其中近红外光区的吸收峰强度随垂直表面电场的作用而降低.理论分析表明,可见光区的主吸收峰源于埋藏在BaO半导体中的Ag超微粒子的表面等离激元共振吸收;近红外光区的次吸收峰则由BaO半导体基质中杂质能级的光吸收引起,杂质能级的产生与超额Ba在BaO晶体中造成的氧缺位有关.在外加垂直表面电场作用下,BaO基质中的杂质发生电离,并导致杂质能级上束缚电子浓度减小,表现为薄膜在与杂质 关键词： 光吸收 金属超微粒子半导体复合薄膜 表面等离激元 杂质能级     

极化子效应对量子盘中线性和非线性光吸收系数的影响

利用密度矩阵的方法,得出了考虑极化子效应的量子盘的线性和非线性光吸收系数的解析表达式,并以GaAs为例讨论了光吸收系数与不同的入射光子能量和量子盘的厚度之间的关系.结果表明,极化子效应对吸收系数有相当的影响 关键词： 量子盘 光学吸收系数 极化子效应     

闪锌矿GaN量子点中类氢杂质态的束缚能

在有效质量近似下,用变分法研究了闪锌矿GaN/AlxGa1-xN单量子点中的类氢杂质态。结果表明量子点中的杂质位置和量子点结构参数（量子点高度H、半径R及Al含量x）对施主束缚能有很大的影响。当杂质位于量子点中心时,施主束缚能 有最大值。此外,施主束缚能 随着量子点高度H（半径 ）的增大而减小,随着量子点中Al含量x的增大而增大。     

有效质量差异和电场对GaN/AlxGa1-xN球形量子点电子结构的影响

用平面波展开法对GaN/Al_xGa_1-xN球形量子点中类氢杂质态能级随量子点半径、Al组分以及结合能随Al组分的变化规律进行了详细讨论.计算了量子点内外有效质量差异对杂质态能级和结合能的修正,结果表明对于Al组分较高的GaN/Al_xGa_1-xN球形量子点,电子有效质量差异对杂质能级和结合能的修正不能忽略.考虑电子有效质量差异后,进一步具体计算了杂质结合能随量子点半 关键词： 球形量子点 平面波展开法 有效质量     

Pschl-Teller势阱中线性与非线性光学吸收系数的计算(英文)

非对称性量子阱中的非线性光学效应因其潜在的实用价值而引起了人们的广泛关注 ,而量子阱内带间的光学吸收问题对研究远红外光学探测器件具有重要的理论指导意义 考虑带间的电子弛豫 ,用量子力学中的密度矩阵算符理论导出了P schl Teller势阱中的线性与三阶非线性光学吸收系数的表达式 通过调节P schl Teller势阱中两个可调参数κ和λ ,势阱的形状及其非对称性会随着κ和λ的取值不同而明显不同 ,从而其线性与非线性光学吸收系数的大小也会随势阱参数κ、λ和入射光强的变化而呈规律性的变化 ,并且当入射光强增强到一定程度会出现较强的饱和吸收现象     

Pöschl-Teller势阱中线性与非线性光学吸收系数的计算

非对称性量子阱中的非线性光学效应因其潜在的实用价值而引起了人们的广泛关注,而量子阱内带间的光学吸收问题对研究远红外光学探测器件具有重要的理论指导意义.考虑带间的电子弛豫,用量子力学中的密度矩阵算符理论导出了Pöschl-Teller 势阱中的线性与三阶非线性光学吸收系数的表达式.通过调节Pöschl-Teller势阱中两个可调参数κ和λ,势阱的形状及其非对称性会随着κ和λ的取值不同而明显不同,从而其线性与非线性光学吸收系数的大小也会随势阱参数κ、λ和入射光强的变化而呈规律性的变化,并且当入射光强增强到一定程度会出现较强的饱和吸收现象.     

抛物量子点中弱耦合磁极化子的性质

应用线性组合算符和幺正变换方法研究了抛物量子点中磁极化子的基态性质。得出基态能和基态束缚能随有效束缚强度增大而减小,随回旋频率增大而增大。当有效柬缚强度给定,基态能量随电子-体纵光学声子耦合强度增加而减小。当有效束缚强度l0>0.3时,电子-体纵光学声子耦合强度的变化对量子点中弱耦合磁极化子的基态能量的影响变得显著。当有效束缚强度l0<0.3时,电子-体纵光学声子耦合强度的变化对基态能量影响很小。由于有效束缚强度与量子点受限强度的平方根成反比,所以量子点受限越强,基态能量、基态束缚能越大,电子一体纵光学声子耦合强度和磁场的变化对量子点的影响相对越小;当量子点受限变弱时,电子-声子耦合强度变化对量子点的影响变大,磁场对量子点的影响也变大,所以在量子点中,极化子对量子点的影响不容忽略。     

基态精细结构能级之间的量子相干引起的非线性效应

讨论了级联四能级系统中基态精细结构能级之间的量子相干引起的非线性效应。耦合场同时激励激发态的下精细结构能级和基态的两个精细结构能级之间的光学跃迁使系统中出现新吸收峰。研究结果表明,基态精细结构能级之间的粒子弛豫速率越小,量子相干效应越显著,但是增大耦合场的Rabi频率会削弱这种量子相干效应。     

基态精细结构能级之间的量子相干引起的非线性效应

讨论了级联四能级系统中基态精细结构能级之间的量子相干引起的非线性效应。耦合场同时激励激发态的下精细结构能级和基态的两个精细结构能级之间的光学跃迁使系统中出现新吸收峰。研究结果表明,基态精细结构能级之间的粒子弛豫速率越小,量子相干效应越显著,但是增大耦合场的Rabi频率会削弱这种量子相干效应。     

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.     

导带弯曲对有限深GaN/Ga1-xAlxN球形量子点中束缚极化子的影响及其压力效应

采用三角势近似界面导带弯曲,研究了有限高势垒GaN/Ga1-x Al x N球形量子点中束缚极化子的结合能及其压力效应。数值计算了杂质态与声子之间相互作用对结合能的影响,同时与方形势垒进行了比较。结果表明,随着电子面密度的增加,导带弯曲效应增强,束缚极化子结合能逐渐下降。当电子面密度n s=(6.0,8.0)×1011/cm2且量子点半径R>10 nm时,束缚极化子的结合能趋近于一个相同且较小的值。结合能的极化效应主要来自杂质与光学声子相互作用的贡献。     

InN分凝的InGaN薄膜的光致发光与吸收谱

我们用低压MOCVD在蓝宝石衬底生长了InGaN/GaN外延层.用X射线衍射(XRD),光致发光谱(PL),光吸收谱等测量手段,研究了InGaN的辐射发光机制.In组分利用Vegard定理和XRD测量得到.我们发现随着In组分的增加,在光吸收谱上发现吸收边的红移和较宽的Urbach带尾;PL谱中低能端的发射渐渐成为主导,并且在PL激发谱中InGaN峰也变宽.我们认为压电效应改变了InGaN的能带结构,从而影响了光学吸收特性.而在InN量子点中的辐射复合则是InGaN层发光的起源.