显微光谱研究半绝缘GaAs带边以上E_0 Δ_0光学性质

通过显微光致发光技术和显微拉曼(Raman)技术研究了半绝缘GaAs(SI-GaAs)晶体的带边附近的发光.在光荧光谱中,观察到在高于GaAs带边0.348eV处有一个新的荧光峰.结合Raman谱指认此发光峰来源于GaAs的E0 Δ0能级的非平衡荧光发射.同时,通过研究E0 Δ0能级的偏振、激发光强度依赖关系,以及温度依赖关系说明E0 Δ0能级与带边E0共享了共同的导带位置Γ6,同时这也说明在GaAs中主要是导带的性质决定了材料的光学行为.同时,通过与n-GaAs和δ掺杂GaAs相比较,半绝缘GaAs晶体的E0 Δ0能级的发光峰更能反映GaAs电子能级高临界点E0 Δ0的能量位置和物理性质.研究结果说明显微光致发光技术是研究半导体材料带边以上能级光学性质的一种非常有力的研究工具.     

缺陷单层和双层石墨烯的拉曼光谱及其激发光能量色散关系

拉曼光谱作为一种无破坏性、快速且敏锐的测试技术已经成 为表征石墨烯样品和研究其缺陷的最重要的实验手段之一. 本论文用离子注入在单层和双层石墨烯中产生缺陷, 并利用拉曼光谱研究了存在缺陷时单层和双层石墨烯的一阶和二阶拉曼模, 单层石墨烯的D模为双峰结构, 而双层石墨烯的D模具有四峰结构. 同时, 利用四条激光线系统地研究了本征和缺陷单层和双层石墨烯的拉曼峰频率的激发光能量依赖关系, 并基于石墨材料的双共振拉曼散射机理指认了离子注入后样品各拉曼峰的物理根源. 关键词： 石墨烯 缺陷 拉曼光谱 能量色散关系     

悬浮二维晶体材料反射光谱和光致发光光谱的周期性振荡现象

研究了在二氧化硅/硅衬底上制备的悬浮石墨烯以及二硫化钼的反射光谱以及悬浮二硫化钼的光致发光光谱.研究发现:悬浮多层石墨烯的反射光谱表现出明显的振荡现象,并且该振荡具有一定的周期性;振荡周期的大小不依赖于悬浮多层石墨烯的层数,而是随着衬底上沉孔深度(空气层厚度)的增加而减小.利用多重光学干涉模型可以解释这种振荡现象以及振荡周期随沉孔深度改变的变化趋势.该模型计算结果表明,只有当沉孔深度达到微米量级时这种振荡现象才会显著出现;并且可由振荡周期定量地确定出沉孔深度.对于悬浮的二硫化钼样品,其反射光谱和光致发光光谱也出现了类似的振荡现象.这表明这种振荡现象是在各种衬底上悬浮二维材料反射光谱和光致发光光谱的一种普遍性结果,也预示悬浮二维材料器件的电致发光光谱也会出现类似的振荡现象,对悬浮二维晶体材料的物理性质和器件性能研究具有一定的参考价值.     

基于磁圆二向色谱的单层MoS_2激子能量和线宽温度依赖特性

以二硫化钼(MoS_2)为代表的过渡金属硫属化物属于二维层状材料,样品可以薄至单层.单层MoS_2是一种直接带隙半导体,在纳米逻辑器件、高速光电探测、纳米激光等领域具有广阔的应用前景.在实际应用中,温度是影响半导体材料能带结构和性质的主要因素之一.因此研究单层二维材料能带的温度依赖特性对理解其物理机理以及开展器件应用具有重要的意义.目前,在广泛采用的测量单层MoS_2反射谱的研究中,激子峰往往叠加在一个很强的光谱背底上,难以准确分辨激子的峰位和线宽.基于自行搭建的显微磁圆二向色谱系统,研究了单层MoS_2在65—300 K温度范围内的反射谱和磁圆二向色谱,结果表明磁圆二向色谱在研究单层材料激子能量和线宽方面具有明显的优势.通过分析变温的磁圆二向色谱,得到了不同温度下的A,B激子的跃迁能量和线宽.通过对激子能量和线宽的温度依赖关系进行拟合,进一步讨论了声子散射对激子线宽的影响.     

黑磷的多声子共振拉曼散射

黑磷由于具有独特的各向异性而受到广泛的关注.声子色散和电子能带结构的研究对于理解黑磷的性质及其在下一代各向异性纳米光电子器件中的应用有促进作用.拉曼光谱作为材料的指纹谱,可提供材料声子色散以及电子能带结构等信息.根据拉曼选择定则,多声子(两个或两个以上的声子)拉曼散射光谱可以探测整个布里渊区内的声子态密度.然而,一般来说,相比于一阶拉曼散射,高阶拉曼散射具有极低的强度.为了克服这种限制,本文通过多个激光波长来激发黑磷的拉曼光谱,观测到了丰富的二阶和三阶拉曼模.同时,采用特定的偏振配置避免了黑磷光学各向异性所导致的双折射效应对拉曼强度的影响,结合声子色散及其对称性对680—930 cm^–1范围内的多声子拉曼峰进行了指认,这表明非布里渊区中心的声子对黑磷的二阶和三阶拉曼散射有重要贡献.本文所提出的研究高阶拉曼散射的方法对研究其他各向异性材料中的共振拉曼光谱具有借鉴作用.     

GaNAs／GaAs中的激子局域化和发光特性

通过多种光谱手段研究了GaNAs量子阱和体材料中的局域态和非局域态的不同光学特性．在超短激光脉冲激发下，第一次在GaNAs／GaAs量子阱发光光谱中，观察到非局域激子发光．选择激发光谱表明，局域中心主要聚集在GaNAs、GaAs异质结界面．在低N含量的GaNAs体材料发光光谱中，除了与N相关的局域态发光外，也发现发光特性完全不同的GaNAs合金态发光．这些结果为理解Ⅲ-Ⅴ-N族半导体的异常能带特性具有十分重要的意义．     

三势垒共振隧穿结构中极大增强的光生空穴共振隧穿

研究了电子隧穿出射端嵌入1.2 μm厚n型弱掺杂GaAs层的三势垒双阱隧穿结构,观察到了隧穿峰谷比高达36的光生空穴共振隧穿峰.研究证实1.2 μm厚n型弱掺杂GaAs层在光照下产生的大量光生空穴以及空穴隧穿出射端的23 nm宽的量子阱中量子化的空穴能级对空穴隧穿谷电流的限制作用,是导致高峰谷比的光生空穴隧穿现象的主要原因.     

双层石墨烯位于1800—2150cm~(-1)频率范围内的和频拉曼模

文章利用拉曼光谱研究了双层石墨烯在1800—2150 cm-1范围内的和频拉曼模.基于双共振拉曼散射理论,利用多波长激光拉曼散射结合声子色散曲线分别从实验上和理论上分析发现,双层石墨烯在此频率范围内主要存在4个拉曼模,它们主要由LO和LA或iTA按不同共振散射方式所组成的4个和频模,而iTO和oTO参与和频的可能性很小.文章澄清了学术界在1800—2150 cm-1频率范围内和频模的解释,有助于进一步深入理解多层石墨烯在此范围内的和频模.     

能级填充对量子阱光学性质的影响

在特殊设计的三势垒双势阱结构中，利用来自发射极的电子注入和电子向收集极的共振隧穿 逃逸调控量子阱不同子能级上的填充状态，发现激发态上的电子占据起抑制量子限制Stark 效应的作用.在极低偏压下，量子阱中少量过剩电子诱发了用简单带—带跃迁无法解释的光致发光光谱行为. 关键词： 共振隧穿 光致发光 量子限制Stark效应 过剩电子     

碳纳米管拉曼光谱的温度效应

碳纳米管拉曼光谱的温度效应黄福敏１余国滔２谭平恒１张树霖１（北京大学物理系１和生命科学院２北京１００８７１）施祖进周锡煌顾镇南（北京大学化学与分子工程学院北京１００８７１）ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＥｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅＲａｍａｎＳｐｅｃｔｒａｏｆＣａｒ...