激子转移对GaP:N发光热猝灭过程的影响

本文研究了20K-120K范围内GaP:N束缚激子发光与温度的关系,从实验结果发现,各发光中心之间存在着激子转移.初步分析表明,采用带带激发方式,激子转移会导致深束缚中心的热激活能拟合值偏高,其发光热猝灭是由于空穴的热离化所造成的.     

CdS内激子的及非激子的强激发发光

在CdS等直接带材料中研究强激发的情况要比在Ge,Si等间接带材料中的同类研究远为富有启发。这是因为为了达到例如激子的可测出的非平衡浓度必须利用较高的泵浦能级。在通常的汽相生长CdS晶体中,在束缚激子线内产生激光,一般都出现自由激子浓度的积累,所以经常是连一个能形成激子的能级也达不到。     

基于激子阻挡层的高效率绿光钙钛矿电致发光二极管

金属卤化物钙钛矿材料由于具有高的光致发光量子产率、高色纯度、带隙可调等杰出的光学性能,被作为发光材料广泛地用于制备钙钛矿电致发光二极管(perovskite light-emitting diodes,PeLEDs).虽然取得了较好的研究进展,但是其效率和稳定性还未达到商业化的要求,还需要进一步提高.为了提高PeLEDs的效率和稳定性,本文使用旋涂法,引入了一种具有宽带隙和较好空穴传输能力的有机小分子材料4,4′-cyclohexylidenebis[N,N-bis(p-tolyl)aniline](TAPC)作为激子阻挡层,获得了效率和寿命都得到提高的全无机PeLEDs.研究表明,PeLEDs效率和寿命得到提高的物理机制主要源于两方面:1)TAPC具有恰当的最高占有分子轨道能级,与PEDOT:PSS的最高占有分子轨道能级和CsPbBr3的价带边形成了阶梯式能级分布,有利于空穴注入和传输;同时TAPC具有较高的最低未占分子轨道能级,能够有效地阻止电子泄漏到阳极端,并能很好地将电子和激子限制在发光层内;2)TAPC层的引入可以避免钙钛矿发光层与强酸性的空穴注入材料Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(p-styrene sulfonate)(PEDOT:PSS)的直接接触,进而免除钙钛矿发光层由于与PEDOT:PSS的直接接触所导致的激子淬灭,从而提高了激子的发光辐射复合率.     

变分法计算ZnO量子点中激子的基态能

ZnO是一种新型宽禁带直接带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,室温激子束缚能高达60meV,远大于室温热离化能(26meV),因此ZnO是适于室温或更高温度下使用的高效紫外发射材料。ZnO半导体量子点材料与体材料相比具有崭新的光电特性,特别在紫外激光器件方面,与ZnO的激子特性密切相关,因此理论上对ZnO量子点中激子的基态能(束缚能)的研究就显得十分必要。采用有效质量近似(EMA)方法,提出新的比较简单的尝试波函数,并用变分法对ZnO量子点的激子基态能进行了计算。将计算结果与我们用固态热分解法制备的ZnO量子点的实验结果进行了比较,发现与实验结果非常吻合;与Y．Kayanuma的理论计算结果进行了比较,二者的计算结果也基本一致。说明选取的尝试波函数简单有效,可用于计算其他半导体量子点材料,具有一定的实用价值。     

红色Hgl_2中激子-电子和激子-空穴相互作用

在N_2激光的强激发下研究了纯的红色HgI_2的光致发光光谱。所用HgI_2是层状的半导体,具有2.4eV的直接能带隙。光谱呈现出激子-空穴的相互作用,也呈现出激子-电子的相互作用。 脉冲强激发引起两条发射带(在150°K温度下为2.280eV和2.226eV)。当温度超过60°K时,发射强度随激发强度按平方规律增长。当温度降到60K以下时,另一个位于     

MgS晶体结构性质的密度泛函研究

采用基于密度泛函理论(DFT)基础上的第一性原理赝势平面波方法对MgS晶体四种构型(B1，B2，B3，B4)的体相性质进行了系统研究.计算结果表明，B1构型的晶体是间接带隙型半导体，而B2，B3和B4构型的晶体则是直接带隙型材料，其中B2构型的带隙宽度最窄，其值为0.42eV.在压力不超过200.3GPa时，B1构型的MgS 晶胞是最稳定的，当压力大于该值时，会发生B1构型到B2构型的转化. 关键词： MgS 第一性原理赝势平面波方法 电子结构 转化压力     

OLEDs中的激子及其高效利用

有机发光二极管（OLEDs）是基于有机半导体的发光器件,由于具有自发光、响应速度快、发光颜色可调、轻薄、大面积柔性可弯曲等优点,被认为是新一代的显示和照明技术。OLEDs是通过注入的电子和空穴复合形成激子并辐射发光的过程,因此如何有效利用激子,特别是三线态激子,已经成为OLEDs材料和器件研究的重要课题。其中,如何把三线态激子能量转换成单线态激子,并最终实现100%激子的荧光发射更具有应用价值,最近几年这方面的研究已经取得了显著进展。本文从OLEDs的工作原理和发光过程出发,详细介绍了制备高效率荧光OLEDs的有效方法及其最新进展,并对未来发展方向进行了展望,为OLEDs材料和器件的研究提供重要参考。     

强激光激发下微微秒时间分辨光谱

强激光激发下微微秒时间分辨光谱是最近几年发展起来的研究发光材料在极高密度激发下瞬态发光过程的新实验技术。从最近几年的研究工作看,它可以研究高密度激发下直接带半导体材料中的激子分子发光,激子和激子碰撞发光,高密度电子—空穴等离子体的发光等,还可用来区别激子发光和拉曼散射二次辐射等,由此可见这是一种很有前途的新技术。上述材料中的一些发光现象在低密度激发下是看不到的,当把激发密度提得很高时才表现出     

光器件应用改性Ge的能带结构模型

Ge为间接带隙半导体,通过改性技术可以转换为准直接或者直接带隙半导体.准/直接带隙改性Ge半导体载流子辐射复合效率高,应用于光器件发光效率高;同时,准/直接带隙改性Ge半导体载流子迁移率显著高于Si半导体载流子迁移率,应用于电子器件工作速度快、频率特性好.综合以上原因,准/直接带隙改性Ge具备了单片同层光电集成的应用潜力.能带结构是准/直接带隙改性Ge材料实现单片同层光电集成的理论基础之一,目前该方面的工作仍存在不足.针对该问题,本文主要开展了以下三方面工作:1)揭示了不同改性条件下Ge材料带隙类型转化规律,完善了间接转直接带隙Ge实现方法的相关理论; 2)研究建立了准/直接带隙改性Ge的能带E-k模型,据此所获相关结论可为发光二极管、激光器件仿真模型提供关键参数; 3)提出了准/直接带隙改性Ge的带隙调制方案,为准/直接带隙改性Ge单片同层光电集成的实现提供了理论参考.本文的研究结果量化,可为准/直接带隙改性Ge材料物理的理解,以及Ge基光互连中发光器件有源层研究设计提供重要理论依据.     

应变和电场对Ga2SeTe/In2Se3异质结电子结构和光学性质的影响

异质结构的构筑与堆垛是新型二维材料物性调控及应用的有效策略.基于密度泛函理论的第一性原理计算,本文研究了4种不同堆叠构型的新型二维Janus Ga₂SeTe/In₂Se₃范德瓦耳斯异质结的电子结构和光学性质. 4种异质结构型均为Ⅱ型能带结构的间接带隙半导体,光致电子的供体和受体材料由二维In₂Se₃的极化方向决定.光吸收度在可见光区域高达25%,有利于太阳可见光的有效利用.双轴应变可诱导直接-间接带隙转变,外加电场能有效调控异质结构带隙,使AA2叠加构型的带隙从0.195 eV单调增大到0.714 eV,AB2叠加构型的带隙从0.859 eV单调减小到0.058 eV,两种调控作用下异质结的能带始终保持Ⅱ型结构.压缩应变作用下的异质结在波长较短的可见光区域表现出更优异的光吸收能力.这些研究结果揭示了Janus Ga₂SeTe/In₂Se₃范德瓦耳斯异质结电子结构的调控机理,为新型光电器件的设计提供理论指导.     

Huge excitonic effects in layered hexagonal boron nitride

The all-electron GW approximation energy band gap of bulk hexagonal boron nitride is shown to be of indirect type. The resulting computed in-plane polarized optical spectrum, obtained by solving the Bethe-Salpeter equation for the electron-hole two-particle Green function, is in excellent agreement with experiment and has a strong anisotropy compared to out-of-plane polarized spectrum. A detailed analysis of the excitonic structures within the band gap shows that the low-lying excitons belong to the Frenkel class and are tightly confined within the layers. The calculated exciton binding energy is much larger than that obtained by Watanabe et al. [Nat. Mater. 3, 404 (2004).] based on a Wannier model assuming h-BN to be a direct-band-gap semiconductor.     

The kinetics of exciton photoluminescence in mercuric iodide

Time-resolved photoluminescence (TRPL) of red mercuric iodide single crystal is measured at low temperatures and its two-photon luminescence is measured at room temperature. Sharp near band-gap luminescence is observed around 530 nm and was ascribed to radiative annihilation of free and bound excitons; the phonon replica of exciton luminescence are found between 533 and 540 nm at low temperatures. TRPL experiment reveals that near band-gap luminescence comprises fast and slow decay components and shows the different relaxation processes between free and bound exciton annihilation. Luminescence of bound excitons steeply lowers with increasing temperature and disappears about 40 K. A luminescence tail band is observed around 540 nm that is ascribed to defects in the anion sublattice. The temporal behavior of the tail band is described by rate equations very well. A broad luminescent band appears at 630 nm. The decay curves suggest that the luminescence is ascribed to the radiative recombination of donor-acceptor pairs and there are two kinds of mechanisms to control the decay. At room temperature, a luminescent band appears at the band-gap region, which shows the band-gap at room temperature is about 2.125 eV.     

Na-Mg共掺杂ZnO薄膜的结构和光学性质

利用溶胶-凝胶法,在普通载玻片上使用旋转涂膜技术制备了具有c轴择优取向生长的Na-Mg共掺杂的ZnO薄膜。用XRD、SEM、光致发光(PL)及透射光谱对薄膜样品进行了表征。结果表明:Na-Mg共掺杂有利于ZnO薄膜的c轴择优取向生长,并且随着Na+掺杂浓度的增加,晶粒尺寸先增大后减小;通过比较不同掺杂浓度ZnO薄膜的PL谱,推测发光峰值位于380nm的紫外发射与ZnO的自由激子复合有关;发现掺入Mg的确能使ZnO禁带宽度增大,掺杂组分为Na0.04Mg0.2Zn0.76O时,其PL谱只有一个很强的紫光发射峰,其近带边紫外光发射强度较未掺杂的ZnO增强了近10倍,极大地提高了薄膜紫外发光性能;并且随Na+浓度增加薄膜透光性减弱。     

Te掺杂单层MoS2的电子结构与光电性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了Te掺杂对单层MoS₂能带结构、电子态密度和光电性质的影响。结果表明,本征单层MoS₂属于直接带隙半导体材料,其禁带宽度为1.64 eV。本征单层MoS₂的价带顶主要由S-3p态电子和Mo-4d态电子构成,而其导带底则主要由Mo-4d态电子和S-3p态电子共同决定;Te掺杂单层MoS₂为间接带隙半导体材料,其禁带宽度为1.47 eV。同时通过Te掺杂,使单层MoS₂的静态介电常数增大,禁带宽度变窄,吸收光谱产生红移,研究结果为单层MoS₂在光电器件方面的应用提供了理论基础。     

锐钛矿二氧化钛体相缺陷的准粒子能带结构

Quasiparticle band structures of the defective anatase TiO₂ bulk with O vacancy, Ti interstitial and H interstitial are investigated by the GW method within many-body Green''s function theory. The computed direct band gap of the perfect anatase bulk is 4.3 eV, far larger than the experimental optical absorption edge (3.2 eV). We found that this can be ascribed to the inherent defects in anatase which drag the conduction band (CB) edge down. The occupied band-gap states induced by these defects locate close to the CB edge, excluding the possible contribution of these bulk defects to the deep band-gap state below CB as observed in experiments.     

纳米CdS-磺化聚苯胺（SPAn）多层复合膜的光学特性研究

研究了利用层-层自组织生长法制备的磺化聚苯胺-CdS纳米晶体复合膜的光学特性.研究发现，随样品中CdS 纳米晶体尺寸的减小，量子尺寸效应明显增强；在紫外吸收谱中表现为吸收边出现了明显蓝移；在光致发光谱中，不仅激子直接复合产生的带边发射产生了蓝移，而且陷阱态复合产生的宽带发射也发生了蓝移.还发现样品经低温退火处理后，激子复合产生的带边发射显著增强，发射带宽随纳米尺寸的减小而变窄.这说明退火后CdS 纳米晶粒的有序性和均匀度显著增加. 关键词： CdS 纳米晶体 SPAn 吸收 发光     

Structural,electronic, optical and thermodynamic investigations of NaXF3 (X = Ca and Sr): First-principles calculations

The structural, electronic and optical properties for fluoro-perovskite NaXF₃ (X?=?Ca and Sr) compounds have calculated by WIEN2k code based on full potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) approach within density functional theory (DFT). To perform the total energy calculations, exchange-correlation energy/potential functional has been utilized into generalized gradient approximation (GGA) and local density approximation (LDA). Our evaluated results like equilibrium lattice constants, bulk moduli, and their pressure derivatives are in agreement with the available data. The electronic band structure calculation has revealed an indirect band-gap nature of NaCaF₃, while NaSrF₃ has direct band gap. Total and partial densities of states confirm the degree of localized electrons in different bands. The optical transitions in NaCaF₃ and NaSrF₃ compounds were identified by assigning corresponding peaks obtained from the dispersion relation for the imaginary part of the dielectric function. The thermodynamic properties were calculated using quasi-harmonic Debye model to account lattice vibrations. In addition, the influence of temperature and pressure effects was analyzed on bulk modulus, lattice constant, heat capacities and Debye temperature.     

层数变化对堆叠生长的MoS_(2(1-x))Se_(2x)电子结构的影响

二维过渡金属硫化物因其独特的光电特性在多功能光电器件方面具有广泛的应用前景.为了进一步拓展其在微纳光电子器件方面的应用范围,并提高器件性能,人们开展了通过合金手段改变端组分材料配比实现对二维半导体材料带隙调控的带隙工程以及调控生长条件改变材料形貌和结构的缺陷工程研究.本文利用光学、原子力和扫描电子显微镜等设备以及拉曼和光致发光光谱等手段对由化学气相沉积法生长出来的堆叠状MoS_(2(1-x))Se_(2x)合金的性质进行了研究.不同于大多数单层或少层MoS_(2(1-x))Se_(2x)合金的情况,堆叠生长的阶梯状MoS_(2(1-x))Se_(2x)合金材料在厚度从2.2 nm (约3层)一直增加到5.6 nm (约7层)时都显出了较强的发光特性,甚至在100 nm厚时,样品的发光谱线仍具有两个发光峰.两个激子发光峰分别来源于自旋轨道耦合造成的价带劈裂.随着厚度的增加,两个峰都逐渐红移,显示了合金掺杂时的能带弯曲效应.拉曼光谱给出了类MoS_2和类MoSe_2两套振动模.随着厚度的增加,拉曼峰位几乎不移动,但面内的两个振动模E_(2g(Mo-Se))和E_(2g(Mo-s))逐渐显现并增强.显然缺陷和应力是影响堆叠生长MoS_(2(1-x))Se_(2x)合金样品电子结构的主要因素,这为特殊功能器件的制备和可控缺陷工程的研究提供了有益的参考.     

P掺杂硅纳米管电子结构与光学性质的研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了P掺杂对单壁扶手型硅纳米管电子结构和光学性质的影响.结果表明:经过P掺杂,单壁扶手型硅纳米管的能带结构从间接带隙变为直接带隙,其价带顶主要由Si-3p态电子构成,导带底主要由Si-3p态电子和Si-3s态电子共同决定;同时通过P掺杂,使单壁扶手型硅纳米管的禁带宽度变窄,导电性增强,吸收光谱产生红移.研究结果为硅纳米管在光电器件方面的应用提供了理论基础.     

Effect of γ-irradiation on optical and chemical properties of CR-39 polymer

CR-39 polymer samples were irradiated with γ-irradiation up to dose ranging from 500 to 2000 kGy. The virgin and γ-irradiated polymer samples were investigated using UV–visible spectroscopy and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. In the present work, the Urbach energy was calculated using the Urbach edge method. Also, the direct and indirect energy band gaps in virgin and γ-irradiated CR-39 polymer samples were calculated. The values of indirect energy band gap were found to be lower than the corresponding values of direct energy band gap. The decrease in the optical energy band gap with increasing γ-irradiation dose was discussed on the basis of γ-irradiation-induced modifications in CR-39 polymer. The correlation between optical energy band gap and the number of carbon atoms in a cluster with modified Tauc's equation was also discussed. The FTIR spectra show considerable changes due to γ-irradiation, indicating that the detector is not chemically stable.