PbSe量子点掺杂玻璃的制备及表征

采用高温熔融法,经过两步热处理,成功制备了PbSe量子点(QD)掺杂的硅酸盐玻璃.当热处理温度为550℃、热处理时间为1～10 h时,X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)测量表明,玻璃中,生成的PbSe QD平均尺寸为5～6 nm.随着热处理时间的延长(3～8 h),玻璃中生成的PbSe QD尺寸增大.近红外荧光(...     

PbSe缓冲层表面微结构的演化及PbTe量子点的制备

用分子束外延技术在BaF2衬底(111)晶面上生长了PbSe单晶薄膜,研究了不同Se/PbSe束流比(Rf)对薄膜表面形貌的影响.在无Se束流(Rf=0)下制备的PbSe薄膜表面呈现三维岛状结构.当Rf较小(例如0.2)时,样品表面呈现三角形孔状结构特征,孔的尺寸随Rf的增大而减小.当Rf较大(0.6)时,样品表面的三角形孔消失,出现单原子层厚度的螺旋结构.螺旋由台阶环构成,平面尺寸为1～3μm,表面台阶平均宽度为150nm,台阶间高度差为一个单原子层(1ML=0.354nm).PbSe薄膜表面微结构的演化是由于Se束流改变了薄膜中的应变弛豫方式,从而改变了薄膜的生长模式引起的.最后,我们在以螺旋结构为特征的PbSe缓冲层表面自组织生长了PbTe量子点,观察到两种高度分布的量子点.     

PbSe缓冲层表面微结构的演化及PbTe量子点的制备

用分子束外延技术在BaF2衬底(111)晶面上生长了PbSe单晶薄膜,研究了不同Se/PbSe束流比(Rf)对薄膜表面形貌的影响.在无Se束流(Rf=0)下制备的PbSe薄膜表面呈现三维岛状结构.当Rf较小(例如0.2)时,样品表面呈现三角形孔状结构特征,孔的尺寸随Rf的增大而减小.当Rf较大(0.6)时,样品表面的三角形孔消失,出现单原子层厚度的螺旋结构.螺旋由台阶环构成,平面尺寸为1～3μm,表面台阶平均宽度为150nm,台阶间高度差为一个单原子层(1ML=0.354nm).PbSe薄膜表面微结构的演化是由于Se束流改变了薄膜中的应变弛豫方式,从而改变了薄膜的生长模式引起的.最后,我们在以螺旋结构为特征的PbSe缓冲层表面自组织生长了PbTe量子点,观察到两种高度分布的量子点.     

PbSe缓冲层表面微结构的演化及PbTe量子点的制备

用分子束外延技术在BaF2衬底（111）晶面上生长了PbSe单晶薄膜，研究了不同Se/PbSe束流比（Rf）对薄膜表面形貌的影响. 在无Se束流（Rf=0）下制备的PbSe薄膜表面呈现三维岛状结构. 当Rf较小（例如0.2) 时，样品表面呈现三角形孔状结构特征，孔的尺寸随Rf的增大而减小. 当Rf较大（0.6）时，样品表面的三角形孔消失，出现单原子层厚度的螺旋结构. 螺旋由台阶环构成，平面尺寸为1～3μm，表面台阶平均宽度为150nm，台阶间高度差为一个单原子层（1ML=0.354nm) . PbSe薄膜表面微结构的演化是由于Se束流改变了薄膜中的应变弛豫方式，从而改变了薄膜的生长模式引起的. 最后，我们在以螺旋结构为特征的PbSe缓冲层表面自组织生长了PbTe量子点，观察到两种高度分布的量子点.     

量子链和量子点光学特性的比较研究

比较研究了InGaAs/GaAs量子链和量子点的稳态和瞬态光学特性.实验发现,量子链的荧光寿命有很强的探测能量依赖关系,而量子点的荧光寿命随能量变化较小;量子链的荧光寿命随着激发功率迅速增加,高功率时趋于饱和,而量子点的荧光寿命随激发功率变化缓慢;此外,量子链样品的荧光上升时间也比量子点的小得多.这些结果清楚表明,在量子链结构中,参与发光的载流子之间存在很强的耦合和输运.进一步分析表明,这种耦合作用主要发生在量子链方向.荧光的偏振特性进一步证实了这一点.     

准周期耦合量子点的输运性质

讨论了一种一维准周期系统的输运性质.该系统由一系列Fibonacci耦合的量子点组成.利用转移矩阵方法并考虑实验技术,推导了通过一系列量子点的电子透射几率,从而讨论了电导与磁场和电压的关系.通过数字计算获得了具有非常丰富结构的透射谱,这种结构的丰富性依赖于量子点间的耦合.     

中红外宽带荧光PbSe量子点掺杂玻璃光纤研究

宽带可调谐中红外光源在光谱传感器以及医疗、环境监测等实际应用方面备受关注。目前,发光玻璃主要通过稀土离子掺杂来实现中红外波段发光,但其可调范围较小。PbSe量子点具有较窄的带隙、较大的玻尔半径,因而易实现量子限域效应。在低声子能量的锗酸盐玻璃中原位析出PbSe量子点,有望产生近中红外宽带可调谐荧光发射。本课题组利用管内熔融法成功制备了全固态PbSe量子点掺杂玻璃光纤,获得了覆盖1.8～2.8μm的宽带可调谐发射,有望用于宽带可调谐中红外光源。     

Surface Modification Strategy Synthesized CsPbX3 Perovskite Quantum Dots with Excellent Stability and Optical Properties in Water

The poor stability of CsPbX₃ (X = Cl, Br, I) perovskite quantum dots (PQDs) in polar solvents such as water, seriously hinders their practical application. Herein, 5-Bromovaleric acid (BVA) is used to replace oleic acid (OA), the most common surface ligand in CsPbX₃ PQDs synthesis. Under the synergic action of oleylamine (OLA), CsPbX₃ PQDs with high water stability can be synthesized directly in water. Because the carboxyl ligands provided by BVA, and the long chain amines provided by OLA formed hydrophobic shells on the surface of CsPbBr₃ PQDs, the obtained CsPbBr₃ PQDs still has high luminescence intensity and photoluminescence quantum yield after being dispersed in water for several days, and the luminescence peak is always maintained at 518 nm. In contrast, the luminescence intensity of CsPbBr₃ PQDs synthesized with OA and OLA is <1% of the initial intensity after only 30 min. CsPbCl₃ and CsPbI₃ PQDs synthesized directly in water by this method also show high water stability. In this study, for the first time the synthesis method of CsPbX₃ PQDs with high water stability using BVA/OLA as surface ligands is proposed, which provides an effective way to explore the synthesis of PQDs that can maintain stability in water.     

InAs/InP Self‐Assembled Quantum Dots: Wavelength Tuning and Optical Nonlinearities

Quantum dots (QDs, i.e., semiconductor nanocrystals) can be formed by spontaneous self‐assembly during epitaxial growth of lattice‐mismatched semiconductor systems. InAs QDs embedded in GaInAsP on InP are introduced, which can be continuously wavelength‐tuned over the 1.55 μm region by inserting ultrathin GaAs or GaP interlayers below them. We subsequently introduce a state‐filling optical nonlinearity, which only requires two electron–hole pairs per QD. We employ this nonlinearity for all‐optical switching using a Mach–Zehnder interferometric switch. We find a switching energy as low as 6 fJ.     

耦合GaN/AlxGa1-xN量子点的非线性光学性质

在有效质量和偶极矩近似下,考虑了由于压电极化和自发极化所引起的内建电场和量子点的三维约束效应,对纤锌矿对称Al_xGa_(1-x)N/GaN/Al_xGa_(1-x)N/GaN/Al_xGa_(1-x)N圆柱型应变耦合量子点中激子非线性光学性质进行了研究。计算结果表明,内建电场使吸收光谱向低能方向移动,发生红移现象,并且使吸收峰强度大大减小。量子限制效应使光吸收峰强度随着量子点尺寸的减小而增强,并且随着量子点尺寸的减小,吸收光谱发生蓝移现象。     

InGaAs量子点的自发发射及光增益

研究了InGaAs量子点材料自发发射、放大自发发射及光增益特性.实验发现InGaAs量子点材料随着注入电流密度的增加,其自发发射及放大自发发射光谱峰蓝移,表现出明显的能带填充现象.由于量子点材料尺寸及形状等存在一定的分布,在光谱中没有明显的对应量子点激发态的谱峰.由单程增益放大自发发射得到了量子点材料在不同注入电流密度下的光增益谱.结果表明存在由于量子点大小分布造成的量子点态非均匀展宽引起的增益峰蓝移和增益谱展宽现象.     

Intrinsic Seebeck Coefficient of Quantum Dots

The Seebeck coefficient S is an important performance characteristic of thermoelectric materials. In this paper we establish the fact that quantum dots and single-electron tunneling devices with narrow, well-spaced energy levels and sharp transmission resonances have a Seebeck coefficient independent of material parameters. By employing a delta function for the transmission resonances we arrive at an intrinsic expression for S in terms of the fundamental electronic charge e. We further confirm the validity of our result in the case of a transmission resonance with finite width.     

InP胶体量子点的合成及光谱性质

以三辛基氧化膦(TOPO)作为溶剂,利用无水InCl3和P(Si(CH3)3)3之间的脱卤硅烷基反应合成了InP胶体量子点.其中,TOPO既作为反应溶剂又作为量子点的包覆剂和稳定剂,在反应后期加入十二胺作为表面活性剂.利用粉末X射线衍射仪及透射电子显微镜测量了量子点的结晶性、晶格结构、晶粒尺寸、表面形貌以及晶粒尺寸分布,利用光致发光(PL)光谱仪和紫外可见分光光度计分析了其光学性质.测试结果显示,量子点具有较好的结晶性及一定的尺寸分布,平均直径为2.5nm,标准偏差为7.4%,表现出明显的量子限制效应.     

InP胶体量子点的合成及光谱性质

以三辛基氧化膦(TOPO)作为溶剂,利用无水InCl3和P(Si(CH3)3)3之间的脱卤硅烷基反应合成了InP胶体量子点.其中,TOPO既作为反应溶剂又作为量子点的包覆剂和稳定剂,在反应后期加入十二胺作为表面活性剂.利用粉末X射线衍射仪及透射电子显微镜测量了量子点的结晶性、晶格结构、晶粒尺寸、表面形貌以及晶粒尺寸分布,利用光致发光(PL)光谱仪和紫外可见分光光度计分析了其光学性质.测试结果显示,量子点具有较好的结晶性及一定的尺寸分布,平均直径为2.5nm,标准偏差为7.4%,表现出明显的量子限制效应.     

反应条件对水溶性CdSe量子点光学性能的影响

以巯基乙酸(TGA)为配位剂合成了水溶性CdSe量子点,研究了反应时间、溶液pH值及前驱体溶液中镉元素与硒元素的摩尔比对量子点光学性能的影响。以L-半胱氨酸(L-cys)、巯基乙酸和巯基乙胺(CA)为配位剂在优化的pH值条件下合成了系列水溶性量子点,研究了配位剂的种类对量子点光学性能的影响。结果表明:当以TGA为配位剂时,反应条件对量子点的粒径分布及光学性能有重要的影响;为获得粒径分布窄的量子点溶液,宜采用的最佳反应条件为pH值为10～12,Se与Cd的摩尔配比为2∶3,量子点的粒径随时间延长而增大;此外,利用不同的配位剂可有效改变水溶性量子点的表面物理化学特性,且量子点的尺寸大小因所用配位剂不同依以下顺序递减:巯基乙酸L-半胱氨酸巯基乙胺。     

水溶性量子点ZnS:Mn的光学非线性特性研究

以Nd:YAG锁模激光器二倍频532 nm激光为泵浦光,用Z-扫描技术详细研究了水溶性量子点ZnS:Mn的光学非线性特性.实验结果表明,ZnS:Mn量子点对532 nm的光存在明显的双光子吸收.重点研究了在双光子吸收区ZnS:Mn量子点的非线性吸收和非线性折射,求解了不同入射光强下ZnS:Mn量子点的双光子吸收系数、双光子吸收截面、非线性折射率以及三阶非线性极化率,计算得到双光子吸收截面的最大值达10650×1050 cm4·s·photon-1,平均非线性折射率为8.22×10-20 m2·W-1.分析表明,ZnS:Mn量子点具有长波长的荧光发射、优良的光化学稳定性以及较小的双光子吸收截面,这些特性使其有可能成为双光子荧光分子探针.