PbSe量子点的制备与近红外波段光学性质研究

通过化学溶液体系中反应温度与原料配比的控制获得了尺寸分布均匀的窄带隙半导体PbSe量子点。利用吸收光谱、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和高分辨透射电子显微镜（HRTEM）等手段研究了化学溶液法制备的PbSe量子点形貌、尺寸分布及红外吸收等特性。结果表明,所获得的量子点尺寸分布均匀,结晶性良好,并实现了第一吸收峰在885 nm～2 200 nm范围内可调的PbSe量子点。     

PbS量子点的化学溶液法制备技术

在Zhang制备PbS量子点技术的基础上,作者对其技术进行了改进,通过引入溶剂和反应添加剂,在室温,常压下合成了PbS量子点.由于该改进技术可通过选择不同种类的溶剂、不同种类的添加剂、不同的反应物浓度以及不同的反应时间,来控制PbS量子点的尺寸及表面形貌,这为化学溶液法室温制备PbS量子点带来了极强的可控性.这种廉价实用的室温、常压量子点制备技术在量子点红外探测器、生物标签,有机/无机复合材料等材料与器件等领域有潜在的应用价值.     

UHV/CVD自对准生长Ge量子点(英文)

在超高真空化学汽相淀积设备(UHV/CVD)上生长了小尺寸、大密度、垂直自对准的Ge量子点。采用原子力显微镜分析量子点的尺寸,可优化其生长温度和时间,在550℃,15s的条件下生长出尺寸最小的量子点,直径30nm,高约2nm。最上层多层结构Ge量子点中岛状量子点的比例为75%,其直径66nm,高11nm,密度4.5×109cm-2。利用透射电子显微镜分析了垂直自对准的Ge量子点的截面形貌,结果表明多层结构Ge量子点是垂直自对准的。Ge量子点及其浸润层的喇曼谱峰位分别为299cm-1和417cm-1,说明Ge量子点是应变的并且界面存在互混现象。采用光荧光谱分析了Ge量子点的光学特性。     

渐逝波耦合半导体量子点光纤放大器

基于半导体量子点的特性,结合光纤渐逝波耦合器,提出了一种新型的光纤放大器件,它将以溶液形式的硫化铅(PbS)半导体量子点材料沉积于耦合器熔锥区,信号光和抽运光通过渐逝波共同与半导体量子点材料相互作用,实现光的放大作用。PbS量子点材料是采用工艺容易控制的反胶束法制备的,通过透射电镜(TEM)测量得到其粒子尺寸小于10 nm。利用工作波长为980 nm,功率为30 mW的半导体激光器抽运光源对该光纤放大器抽运,在1310 nm波段得到了大于4 dB的增益,这是半导体量子点尺寸效应引起的光谱蓝移现象的体现。因此,这种有源区短、器件结构紧凑的光纤放大器在高速、宽带光纤接入等领域具有重要的实际意义和应用价值。     

石墨烯-硫化镉复合材料的三阶非线性光学性质

通过溶剂热法合成了石墨烯-硫化镉(G-Cd S)复合材料。利用X射线衍射仪、透射电子显微镜和紫外可见光谱仪对G-Cd S复合材料的结构、尺寸、形貌和吸收特性等进行了表征,结果表明硫化镉量子点的平均尺寸为7 nm,且较为均匀地附着在石墨烯上。利用单光束Z-扫描技术研究了G-Cd S复合材料在波长为532 nm、脉冲宽度为30 ps激光作用下的三阶非线性光学特性,结果表明G-Cd S复合材料具有正的非线性折射率和饱和吸收特性,其三阶非线性极化率为4.36×10-12esu,非线性吸收系数为-6.54×10-11m/W。与硫化镉量子点相比三阶非线性特性有较大改善。     

碲镉汞量子点的离子交换能带调控及其近红外自吸收性质

通过软化学方法制备单分散的CdTe量子点,调节Hg²⁺的浓度离子交换实现从可见到近红外光谱准连续可调的碲镉汞(Hg_xCd_1-xTe)量子点制备。深入分析了近红外Hg_0.33Cd_0.67Te量子点的变温光致发光及其自吸收特性,研究结果表明：碲镉汞量子点的荧光强度随着温度的升高（0～100℃）呈线性降低趋势,谱线展宽,峰位发生红移（12nm）;量子点的吸收和发射光谱部分重叠导致自吸收效应随着量子点的浓度增加而增强,导致量子点荧光强度的降低。     

PbS/并五苯场效应晶体管红外光电探测器

合成了尺寸均匀、分散性好,且吸收峰在近红外光谱区的硫化铅(PbS)量子点(QDs),并将其作为红外光吸收源与易于成膜且电学性能优良的有机化合物并五苯(Pentacene)相结合,形成量子点/并五苯复合薄膜作为有源层,采用顶栅底接触型水平场效应晶体管(FET)结构制备了红外光电探测器Au(S,D)/PbS QDs/Pentacene/PMMA/Al(G)。测试了暗态和980 nm波长激光照射下器件的电学参数和探测参数;探究了器件中载流子的传输机制;得到了电学和探测性能优良的PbS量子点/并五苯复合薄膜FET红外光电探测器,在辐照度为0.1 mW/cm2的红外激光照射下,器件的响应度达到49.4 mA/W,对应探测率为1.7×1011 Jones。     

利用PbS量子点波长转换膜实现近红外电致发光

采用聚合物poly(N-vinylcarbazole) (PVK)掺 杂小分子蓝色荧光材料 N,N′-bis(naphthalen-1-y)-N,N′-bis(phenyl) benzidine (NPB)作为蓝色发光层, 将PbS量子点与环氧树脂的混合 物涂覆在ITO导电玻璃背面作为波长转换膜,制备了结构为PbS QDs/Glass/ITO/PVK:NPB /Al的近红外波 长转换有机电致发光器件(OLED)。蓝色发光层中,NPB发出峰值位于445nm的蓝光。通过控制前驱体S/Pb比例调节PbS量 子点的粒径,正向电场下获得900～1600nm范 围可调节峰值的近红外光发射。经过优化波长转换膜中PbS量 子点比例,增强了波长转换膜对蓝光的吸收,当PbS量子点比例为10%左右时器件发射强 度最高。     

自组装Si量子点阵中室温共振隧穿及微分负阻特性

报道了自组装Si量子点(Si-QDs)阵列在室温下的共振隧穿及其微分负阻特性.在等离子增强化学气相沉淀系统中,采用layer-by-layer的淀积技术和原位等离子体氧化方法制备了Al/SiO2/Si-QDs/SiO2/Substrate双势垒结构.通过原子力显微镜和透射电子显微镜检测,证实所获得的Si-QDs阵列中Si量子点平均尺寸为6nm,并具有较好的尺寸均匀性(小于10%).在对样品的室温I-V和C-V特性的测量中,直接观测到由于Si量子点中分立能级而引起的共振隧穿和充电效应:I-V特性表现出显著的"微分负阻特性(NDR)";而CV特性中也同样观测到位置相对应、结构相似的峰结构,从而证实了I-V和C-V特性中的峰结构都同样来源于电子与Si量子点阵列中分离能级之间的共振隧穿和充电过程.进一步研究发现,Si量子点阵列中共振隧穿和NDR特性所特有"扫描方向"和"速率"依赖性及其机制,与量子阱的情况有所不同.通过所建立的主方程数值模型,成功地解释并重复了Si量子点阵中共振隧穿所特有的输运特性.     

自组装Si量子点阵中室温共振隧穿及微分负阻特性

报道了自组装Si量子点(Si-QDs)阵列在室温下的共振隧穿及其微分负阻特性.在等离子增强化学气相沉淀系统中,采用layer-by-layer的淀积技术和原位等离子体氧化方法制备了Al/SiO2/Si-QDs/SiO2/Substrate双势垒结构.通过原子力显微镜和透射电子显微镜检测,证实所获得的Si-QDs阵列中Si量子点平均尺寸为6nm,并具有较好的尺寸均匀性(小于10%).在对样品的室温I-V和C-V特性的测量中,直接观测到由于Si量子点中分立能级而引起的共振隧穿和充电效应:I-V特性表现出显著的"微分负阻特性(NDR)";而CV特性中也同样观测到位置相对应、结构相似的峰结构,从而证实了I-V和C-V特性中的峰结构都同样来源于电子与Si量子点阵列中分离能级之间的共振隧穿和充电过程.进一步研究发现,Si量子点阵列中共振隧穿和NDR特性所特有"扫描方向"和"速率"依赖性及其机制,与量子阱的情况有所不同.通过所建立的主方程数值模型,成功地解释并重复了Si量子点阵中共振隧穿所特有的输运特性.     

量子纠缠和量子操作对CHSH量子博弈优越性的影响

已有的大多数有关量子博弈的研究只关注粒子处在最大纠缠态和特定的量子操作时模型的优越性。在实际应用中，所用粒子可能偏离最大纠缠态，量子操作也可能存在一定的偏差。基于此，研究了这两方面对CHSH量子博弈模型优越性的影响。结果表明，当粒子处在特定纠缠态时，量子获胜概率 并不总是大于经典获胜概率 ，采用不同的量子旋转门操作可以达到的最大量子获胜概率 随着量子态纠缠度的增大而增大。在 对应的量子门旋转角附近，某些旋转角范围对应的 变化较小。这些研究对量子博弈的应用提供了理论指导。     

用基本两位量子逻辑门实现N位量子逻辑门的研究

量子电路是实现量子态幺正演化的手段,一位和两位门是构成量子电路的基础。Barenco 用基本的两位量子逻辑门实现n位量子逻辑门功能,张登玉在Barenco的工作基础上对用基本的两位量子逻辑门实现n位量子逻辑门功能进行了改进。通过对Barenco方案和张登玉方案的分析和研究,提出了一个用基本的两位量子逻辑门实现n位量子逻辑门功能的新方案,该方案结构更简单,且所用的两位门更易于实现,同时指出和改正了张文的不太准确的结论。     

非绝热几何量子计算及拓扑量子门

精确求解了自旋-1/2粒子在旋转磁场下的Bloch方程和Schrodinger方程.用此问题的循环解,得到了Aharonov-Anandan(AA)几何相和动力学相的解析结果,并用正交态方法构造了具有和乐几何量子计算优点的非绝热几何量子门.基于一般的SU(2)循环演化条件,还构造了只依赖轨道的绕数和扭结数的普适拓扑量子门.最后建议用非对称的约瑟夫森结纳米电路实现所构造的各种量子门.     

量子相干优化量子电池的充电性能

探索如何利用量子相干实现量子电池(quantum battery, QB)性能优化是有趣的实际问题。本文构建了一多能级量子系统在相干辅助库下充电的QB模型。基于碰撞模型框架,推导了弱相互作用下QB演化的量子主方程(quantum master equation, QME),并借助Ket-Bra纠缠态方法求得QME的解。结合数值模拟,分析了辅助库中量子相干(相干强度和相干相位)对QB最大可提取功的影响;揭示了在一定条件下量子相干可扮演QB“燃料”的角色——有效提升QB的充电性能。     

Quantum dot-based quantum buses for quantum computer hardware architecture

We propose a quantum bus based on semiconductor self-assembled quantum dots. This allows for transmission of qubits between the different quantum registers, and could be integrated in most of the present proposal for semiconductor quantum dot-based quantum computation.     

半导体量子点量子光源研究进展

半导体量子点被认为是制备量子光源的最佳方案。量子点量子光源的可控性、纯度、亮度、全同性和相干性都有了很大的提高,已接近于应用水平。归纳了基于半导体量子点的量子光源研究进展中的关键问题,指出了半导体量子点量子光源在3个方面的主要进展,并讨论了关键制备技术,即半导体量子点作为单光子光源,实现了高全同性、高纯度、高收集效率等特性; 通过降低精细结构分裂效应等措施,量子点量子光源实现了具有高比特率、高保真度特性的光子纠缠; 量子点量子光源与平面电子线路和纳米光子系统的芯片集成取得了显著成效。在此基础上,对半导体量子点量子光源在量子信息领域的研究前景进行了展望。     

一种新的未知三粒子量子态秘密共享方案

提出了使用GHZ的三粒子纠缠态作为量子信道来实现三个未知量子纠缠态的秘密共享,并对方案的安全性进行了证明。该方案通过对粒子进行三粒子GHZ态的测量和X基测量,最后使用相应的幺正变换来实现三个量子位的秘密共享。与相关文献相比,此方案既完成了对未知三粒子纠缠态的秘密共享又没有增加量子信道的实现难度,为共享更多位的量子秘密共享方案提供了理论依据。     

一种基于量子细胞自动机的三维量子细胞神经网络

以量子细胞自动机为神经元,提出了一种三维的量子细胞神经网络结构;该量子细胞网络包含上下两层的量子细胞自动机阵列,并引入了A模板、B模板以及阈值的概念.以量子细胞自动机的极化率为像素值,通过选择不同的模板、阈值等参数.使得量子细胞神经网络实现了"与"、"或"、"非"操作以及边缘提取等图像处理功能,并利用MATLAB进行了仿真验证,数值仿真结果验证了其在图像处理上的有效性.与传统的细胞神经网络相比,量子细胞神经网络易于实现超大规模且具有超低功耗、超高集成度等优点.     

MBE growth of tensile-strained Ge quantum wells and quantum dots

Germanium (Ge) has gained much interest due to the potential of becoming a direct band gap material and an efficient light source for the future complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) compatibl...     

量子阱激光器的阈值电流和外量子效率

地于半导体分别限制单量子阱激光器，为了降低阈值电流，提高外量子效率，分析和讨论了影响阈值电流和外量子效率的各种因素，并做了一定的数值计算，给出了量佳结构参数。