Si纳米量子点的LPCVD自组织化形成及其生长机理研究

采用低压化学汽相沉积(LPCVD)方法，依靠纯SiH₄气体分子的表面热分解反应， 在由Si—O—Si键和由Si—OH键终端的两种SiO₂表面上，自组织生长了Si纳米量子点. 实 验研究了所形成的Si纳米量子点密度随SiO₂表面的反应活性位置数、沉积温度以及反应气 压的变化关系. 依据LPCVD的表面热力学过程，定性地分析了Si纳米量子点的形成机理.研究结果对具有密度分布均匀和晶粒尺寸可控的Si纳米量子点的自组织生长，以及Si基新型量子电子器 关键词： Si纳米量子点 LPCVD 自组织化形成 生长机理     

自组织生长InAs/GaAs量子点发光动力学研究

介绍了最新发展的粒子数混合超快光谱测量技术,以及采用该技术对自组织生长InAs/GaAs量子点发光动力学的研究结果.实验发现,自组织InAs/GaAs量子点结构的发光寿命大约为1ns,与InAs层厚度关系不大;激子寿命与温度有一定的关系,但没有明显的实验证据表明与量子点的δ态密度有关;用粒子数混合技术,实验上可直接观察到量子点中载流子在激发态能级的态填充过程. 关键词：     

自组织生长锗硅量子点及其特性

半导体量子点的研究是当今物理学研究的热点之一．文章阐述了锗硅量子点自组织生长方法的基本原理和技术，并介绍了所制备的量子点材料的形貌结构、光学特性、电学特性及今后的发展方向．     

自组织生长的量子点结构及其光学特性

本文介绍量子点结构的自组织生长方法及量子点的光学性质。着重介绍量子点结构中的声子和拉曼散射的测量结果。此外，也介绍了自组织生长的量子点的形貌结构特性，电子结构和发光特性，电注入式量子点激光器的制备和性能     

在Si衬底上自组装生长Ge量子点研究进展

在Si衬底上自组装生长纳米尺度的Ge量子点，由于三维量子限制效应的贡献，能够在能带结构上对Si、Ge天然材料的间接带特性实施准直接带结构的改性，使激子行为和带间复合跃迁得到大幅度增强，同时Ge量子点的可控有序相关排列还有助于发展新一代的Si基电子波量子器件．文章回顾了自20世纪80年代末至今Ge／Si量子点生长研究的重要进展，对其潜在的重要应用作出了评述．结合作者自己的研究结果，着重介绍了Ge量子点的生长动力学及其形态的演变过程，指出自组装生长的Ge／Si量子点属Ⅱ型能带结构，其发光效率比一维量子阱有很大增强．探讨了用模板衬底实现对Ge量子点尺寸和分布的有序可控生长方法与途径．     

新奇纳米结构SiOx的自组织生长及其发光

采用化学气相沉积法,以纳米Mg2Si和SiO2的混合粉体作为硅源,在较低温度自组织生长了大量绳状SiOx新奇纳米结构。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段对纳米结构进行了系统表征,并在室温观测到了光致发光,其发光峰峰位在560nm附近,在此基础上对该纳米结构的生长机理进行了深入的讨论。     

不同厚度CdSe阱层的表面上自组织CdSe量子点的发光性质

利用变温和变激发功率分别研究了不同厚度CdSe阱层的自组织CdSe量子点的发光。稳态变温光谱表明:低温下CdSe量子阱有很强的发光,高温猝灭,而其表面上的量子点发光可持续到室温,原因归结于量子点的三维量子尺寸限制效应;变激发功率光谱表明:量子点激子发光是典型的自由激子发光,且在功率增加时。宽阱层表面上的CdSe量子点有明显的带填充效应。通过比较不同CdSe阱层厚度的样品的发光,发现其表面上量子点的发光差异较大,这可以归结为阱层厚度不同导致应变弛豫的程度不同,直接决定了所形成量子点的大小与空间分布^[1]。     

半导体自组织量子点量子发光机理与器件

介绍了自组织量子点单光子发光机理及器件研究进展.主要内容包括：半导体液滴自催化外延GaAs纳米线中InAs量子点和GaAs量子点的单光子发光效应、自组织InAs/GaAs量子点与分布布拉格平面微腔耦合结构的单光子发光效应和器件制备,单量子点发光的共振荧光测量方法、量子点单光子参量下转换实现的纠缠光子发射、单光子的量子存储效应以及量子点单光子发光的光纤耦合输出芯片制备等.     

自组织InAs／GaAs量子垂直排列生长研究

利用自组织生长ＩｎＡｓ／ＧａＡｓ量子点的垂直相关排列机制，生长了上下两层用６．５ｎｍＧａＡｓ间隔的ＩｎＡｓ结构、下层以ＩｎＡｓ已经成岛，由于应力传递效应，上层ＩｎＡｓ由二维生长向三维成岛生长的转变提前发生，临界厚度从１．７ＭＬ变成１．５ＭＬ，透射业微镜截面象显示形成上下两层高度差别很大的ＩｎＡｓ量子点，但是由于两层量子点之间存在器存在强烈的电子耦合，光致发光谱中只有与含大量子点的ＩｎＡｓ层相对应的     

包埋于氮化硅薄膜中的硅团簇的光致发光特性

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在低温下制备了富硅氢化氮化硅薄膜。利用红外吸收(IR)谱,光电子能谱(XPS)和光致发光(PL)谱,研究了在不同温度下退火的薄膜样品的结构和发光特性。在经过低温退火的薄膜中观测到一个强的可见发光峰。当退火温度较高时,随着与硅悬键有关的发光峰消失,可见发光峰位发生了蓝移。讨论了退火对薄膜中硅团簇的形成及其对发光的影响。根据Raman谱,计算了氮化硅薄膜中硅团簇的尺寸大小。通过实验结果和分析,我们认为PL谱中较强的室温可见发光峰来自于包埋于氮化硅中的硅团簇。     

Formation and properties of high density Si nanodots

Laser induced crystallization of ultrathin hydrogenated amorphous Si films or amorphous Si-based multilayered structures were used to get high density Si nanodots. The present technique can get size controllable Si nanodots embedded in various dielectric materials with uniform distribution which was revealed by cross-section transmission electron microscopy. Room temperature photoluminescence and electroluminescence were achieved with the emission wavelength in a visible light region both from a-SiN/Si nanodots/a-SiN sandwiched and Si nanodots/SiO₂ multilayered structures. The luminescence was associated with the radiative recombination of generated electron-hole pairs in Si nanodots or the luminescent surface states. The electroluminescence intensity is increased with increasing the injection current implying the bipolar carrier injection plays an important role in enhancing the luminescence efficiency. The formed Si nanodots by the present approach can be applied for many kinds of devices such as high efficient light emitting diodes and solar cells.     

半导体量子点激光器研究进展

首先简要地回顾了半导体激光器发展的历史和量子点激光器所特有的优异性能,进而介绍半导体量子点及其三维量子点阵列的制备技术,然后分别讨论了量子点激光器（能带）结构设计思想,实现基态激射时所必须具备的条件和近年来国内外半导体量子点器的研究进展。最后分析讨论了量子点激光器研制中存在的问题和发展趋势。     

All‐optical modulation based on silicon quantum dot doped SiOx:Si‐QD waveguide

All‐optical modulation based on silicon quantum dot doped SiO_x:Si‐QD waveguide is demonstrated. By shrinking the Si‐QD size from 4.3 nm to 1.7 nm in SiO_x matrix (SiO_x:Si‐QD) waveguide, the free‐carrier absorption (FCA) cross section of the Si‐QD is decreased to 8 × 10⁻¹⁸ cm² by enlarging the electron/hole effective masses, which shortens the PL and Auger lifetime to 83 ns and 16.5 ps, respectively. The FCA loss is conversely increased from 0.03 cm⁻¹ to 1.5 cm⁻¹ with the Si‐QD size enlarged from 1.7 nm to 4.3 nm due to the enhanced FCA cross section and the increased free‐carrier density in large Si‐QDs. Both the FCA and free‐carrier relaxation processes of Si‐QDs are shortened as the radiative recombination rate is enlarged by electron–hole momentum overlapping under strong quantum confinement effect. The all‐optical return‐to‐zero on‐off keying (RZ‐OOK) modulation is performed by using the SiO_x:Si‐QD waveguides, providing the transmission bit rate of the inversed RZ‐OOK data stream conversion from 0.2 to 2 Mbit/s by shrinking the Si‐QD size from 4.3 to 1.7 nm.     

硅锗量子阱结构在硅异质结太阳电池中应用的数值模拟

利用半导体工艺和器件仿真软件silvaco TCAD(Technology Computer Aided Design),模拟研究了采用硅/硅锗合金(silicon/silicon germanium alloy,Si/Si_(1-x)Ge_x)量子阱结构作为吸收层的薄膜晶体硅异质结太阳电池各项性能.模拟结果显示,长波波段光学吸收随锗含量的增加而增加,而开路电压则因Si_(1-x)Ge_x)层带隙的降低而下降.锗含量为0.25时,短路电流密度的增加补偿了开路电压的衰减,效率提升0.2%.氢化非晶硅/晶体硅(a-Si:H/c-Si)界面空穴密度以及Si_(1-x)Ge_x)量子阱的体空穴载流子浓度制约着空穴费米能级的位置,进而影响到开路电压的大小.随着锗含量增加,a-Si:H/c-Si界面缺陷对开压的影响降低,Si_(1-x)Ge_x)量子阱的体缺陷对开压的影响则相应增加.高效率含Si_(1-x)Ge_x)量子阱结构的硅异质结太阳电池的制备需要a-Si:H/c-Si界面缺陷的良好钝化以及高质量Si_(1-x)Ge_x)量子阱的生长.     

3C-SiC纳米颗粒量子限制效应的实验证据

报道了关于3C—SiC纳米颗粒量子限制效应的实验证据．将电化学腐蚀3C—SiC多晶靶材得到的多孔材料在水溶液中进行超声处理，制备出发光的3C—SiC纳米颗粒溶液．透射电镜实验表明，所得颗粒直径分布在1-6nm范围，光致发光谱实验给出了存在量子限制效应的实验证据．发光范围在440-460nm．SiC纳米颗粒量子限制效应的发现，为该材料在光电子发光器件中的应用提供了重要的实验基础．     

CdSe量子点的S-K模式自组装生长

近年来,由于半导体量子点(QD)材料可望提高器件的光电特性而成为研究的热点。如以量子点作为激活层的激光器(LD)与量子阱LD相比会有更低的阈值电流,更高的增益和特征温度。Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点的研究主要集中在CdSe/ZnSe,近年来也有ZnSe/ZnS、CdTe/ZnTe的报道。     

Synthesis and photoluminescence studies of silicon nanoparticles embedded in silicon compound films

High-density silicon nanoparticles with well-controlled sizes were grown onto cold substrates in amorphous SiN _x and SiC matrices by plasma-enhanced chemical vapor deposition. Strong, tunable photoluminescence across the whole visible light range has been measured at room temperature from such samples without invoking any post-treatment, and the spectral features can find a qualitative explanation in the framework of quantum confinement effect. Moreover, the decay time was for the first time brought down to within one nanosecond. These excellent features make the silicon nanostructures discussed here very promising candidates for light-emitting units in photonic and optoelectronic applications.      

纳米体系中发光能隙展宽的研究

采用两种简单的一维模型,通过直接严格求解该模型下薛定鄂方程给出晶场中的限域情况下电子能级结构以及纳米体系中电子的限域能,从而研究体系的发光蓝移现象.基于限域能的计算,讨论了纳米体系的限域能和发光蓝移随尺寸以及势场的变化关系.结果表明：导带底的电子能级随体系的尺寸增大而降低;而价带顶则随粒径的增大而升高,因此,限域能随纳米尺寸的减小迅速增大.同时将计算结果与通常文献中所采用的有效质量计算的结果进行比较,可以看出二者有明显差别,且尺寸越小,其差异越大.因此,限域能随尺寸的变化并不严格满足通过有效质量方法计算出 关键词： 蓝移 能隙 量子限域效应 量子尺寸