CdSe/ZnS量子点光纤纤芯基底的研究

量子点光纤正逐渐成为光通信领域的研究热点。首先介绍了CdSe/ZnS量子点掺杂光纤的发展历史,随后给出两种不同纤芯基底材料的CdSe/ZnS量子点掺杂光纤的制备方法,并对它们的光谱特性及发射峰值增益进行了分析比较,最后分析得出适合CdSe/ZnS量子点掺杂光纤的纤芯基底材料。CdSe/ZnS量子点掺杂光纤基底材料的研究对其他量子点光纤的研制具有一定的借鉴作用。     

CdSe/ZnS量子点掺杂聚合物光纤放大器增益特性分析

提出了一种半导体量子点CdSe/ZnS掺杂聚合物光纤放大器。测量了CdSe/ZnS量子点吸收和发射光谱,采用二能级结构和速率方程的方法,全面描述了CdSe/ZnS量子点掺杂聚合物光纤放大器的增益性能。计算了放大器增益随量子点掺杂光纤长度、量子点掺杂浓度和信号光强度的变化,给出了不同泵浦光强条件下的增益谱线及半高全宽。结果表明,在mW量级的泵浦条件下,CdSe/ZnS量子点掺杂聚合物光纤放大器可获得35dB以上的增益,获得相同增益所需泵浦光强度只有同类型染料掺杂聚合物光纤放大器的万分之一。泵浦光强与量子点掺杂浓度之间存在最佳对应关系,单位泵浦功率激发的最佳量子点数为6.33×107/mW。在室温下,CdSe/ZnS量子点掺杂聚合物光纤放大器具有550nm～610nm的带宽,含盖了聚合物光纤的低损窗口。     

三基色量子点的制备与白光的实现

采用化学溶液方法,以乙基黄原酸盐作为壳层前驱体,制备了红绿蓝三色发光的CdSe/ZnS核壳量子点.以乙基黄原酸锌为前驱体形成ZnS壳层包覆CdSe核量子点,通过调节反应温度与反应气氛等条件获得了发绿光(542nm)及蓝光(483nm)的核壳量子点.以乙基黄原酸镉和乙基黄原酸锌分别作为壳层CdS及ZnS的前驱体制备了发红光(612nm)CdSe/CdS/ZnS核/多壳结构量子点.紫外-可见吸收光谱、荧光光谱及透射电镜研究结果表明,通过条件调节,温度较低时(约230℃)注入乙基黄原酸锌后量子点发光峰出现红移,而温度较高时(约260℃)则发生蓝移.通过不同发光颜色的量子点的混合实现了三基色白光.     

多孔硅衬底上ZnS薄膜的白光光致发光

通过脉冲激光沉积（PLD）技术在多孔硅（PS）衬底上制备了ZnS薄膜。用光致发光（PL）的方法观察到白光发射,这个白光是由ZnS薄膜的蓝、绿光和PS的红光叠加形成的。白光光致发光谱是一个从450nm 到700nm的较强的可见光宽谱带。同时研究了激发波长、ZnS薄膜的生长温度、PS的孔隙率和退火温度对ZnS/PS光致发光谱的影响。     

ZnS/PS复合体系的光致发光特性研究

通过电化学阳极氧化法制备了多孔硅（porous Si,PS）样品,然后用脉冲激光沉积的方法在其上沉积ZnS薄膜,并测量了ZnS/PS复合体系的光致发光谱,结果表明,在不同的激发波长（340nm,360nm,390nm）下,ZnS/PS复合体系的光致发光谱不同,ZnS和PS发光的相对（蓝/红）积分强度比值也不同;ZnS薄膜的生长温度不同（100℃,250℃,350℃）时,ZnS/PS复合体系的发光不同,随着生长温度的升高,复合体系的发光谱中,ZnS的发光增强而PS的发光减弱;衬底PS的制备电流密度不同（3mA/cm2,9mA/cm2,11mA/cm2）时,ZnS/PS复合体系的发光也有着不同的特点,在适当的PS制备电流密度条件下,把ZnS的发光与PS的发光叠加,得到了可见光区较宽的光致发光谱带（450nm～700nm）,呈现较强的白光发射。     

ZnS:Er量子点材料制备及其受激发光特性研究

在水性介质中,制备了ZnS：Er量子点,并对其的X射线（XRF）谱、X射线衍射（XRD）谱、透射电子显微镜（TEM）图像和光致发光（PL）谱进行了研究,确定了所制备的ZnS：Er量子点材料中Er的浓度,观测到ZnS：Er量子点呈粒径为4nm的近球型结构。利用LD激发,在LD不同电流强度下得到ZnS：Er量子点从波长1500nm到1650nm的宽谱发射,并随着电流强度的增加ZnS：Er量子点的发射强度明显增加,当电流强度达到1．5A时,1545nm波长处的发射峰更明显。     

宽带隙半导体材料光电性能的测试

主要通过光致发光的实验手段,研究分析了在自支撑GaN衬底上生长的InGaN/GaN多量子阱(InGaN/GaN MQW)有源层中的载流子复合机制,实验中发现多量子阱的光致发光光谱中有一个与有源区中的深能级相关的额外的发光峰。在任何温度大功率激发条件下,自由激子的带边复合占主导地位,并且带边复合的强度随温度或激发功率的下降而减弱;在室温以下小功率激发条件下,局域化能级引入的束缚激子复合占主导地位,其复合强度随温度的下降而单调上升,随激发功率的下降而上升。带边复合在样品温度上升或者激发功率变大时发生蓝移,而局域的束缚激子复合辐射的峰值波长,随样品温度和激发功率的变化没有明显变化。     

CdSe/ZnS和PbSe量子点光纤及光纤放大器研究进展

近年来,纳米晶体(量子点)以及量子点光纤、量子点光纤放大器成为一个研究热点。介绍了CdSe/ZnS和PbSe量子点的光谱特性以及量子点的吸收-辐射截面,表明量子点具有强的吸收和发射。总结了低浓度和较高浓度CdSe/ZnS量子点掺杂光纤、熔融法及溶胶凝胶法制备PbSe量子点光纤材料的最新研究进展,分析了两种方法制备量子点光纤材料的优缺点,概述了PbSe量子点光纤放大器的研究近况,展望了量子点光纤的应用前景。     

红外PbX量子点光致发光特性研究

利用尺寸效应调节发光波长,Pb X量子点可用于近红外波段的光致发光。实际应用中对其辐射荧光特性的检测与评估,在设计器件、开发系统、提高量子点光致发光有效利用率等方面具有重要意义。本文对比分析了不同尺寸Pb X量子点在近红外波段的吸收、发射光谱,并对Pb X胶质量子点制成薄膜后的光致发光光谱进行了检测分析。光谱对比显示,量子点薄膜化后荧光辐射波长峰值会发生一定量的红移,全波半宽也会增大。提出一种在实际应用中检测量子点光致发光的空间分布情况并估算其效率的方法,同时利用该方法对两种Pb X量子点薄膜样品进行了检测分析。分析表明,量子点薄膜样品的光致发光功率与探测器相对样品发光表面的角度位置有关,可以反映出薄膜中量子点的分布;两种被测样品近红外激光照射下的荧光功率转换效率分别可达2.51%和2.06%,适于工程应用。     

采用IFVD-QWI技术制备电吸收调制DFB激光器

采用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD) 法在I nGaAsP多量子阱/InP缓冲层/InGaAs层上沉积SiO₂薄膜,通过N₂气氛下快速热退火(RTA )方法实现无杂质空位扩散(IFVD)的量子阱混杂(QWI)。对不同退火温度下量子 阱增益峰值波长的蓝移特性进行了实验摸索,在780℃@80s的退火条 件下,可以获得最大72.8nm的相对波长 蓝移量,并且发现快速热退火RTA温度低于780℃以下时,LD区的波长 蓝移量随温 度变化基本能控制在10nm以内。 通过选取合适退火条件实现了光荧光(PL)峰值波长约50nm的蓝移量, 在选区制备出合适带隙波长材料的基 础上,在LD区制作全息光栅并二次外延P型掺杂电接触层后,采用标准化浅脊波导电吸收 调制(EAM)分布反馈 激光器(EML)工艺制备了1.5μm波长的EML管芯,器件阈值为 20m A,出光功率达到2mW@90mA,静态消光比在＋6V反偏压下为9.5dB。     

二氧化硅覆盖退火增强磷化铟基体激光器材料的量子阱混合

我们对SiO2覆盖退火增强InGaAs/InGaAsP/InP激光器材料量子阱混合技术进行了实验研究.相对于原始样品,退火时无SiO2覆盖的样品经800℃,30s快速退火后,其光致发光谱的峰值波长“蓝移”了7nm,退火时有SiO2覆盖的样品经过同样的快速退火后,其光致发光谱的峰值波长“蓝移”了56nm.即在同一片子上实现了在需要量子阱混合的区域带隙的“蓝移”足够大的同时,不希望量子阱混合的区域能带结构的变化创记录的小.本文认为增大量子阱的宽度、采用无应力的量子阱结构以及引入足够厚的缓冲层可以改善量子阱材料的晶格质量,有利于提高量子阱混合技术的可靠性与重复性,     

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。     

中频溅射技术沉积镱铒共掺Al2O3薄膜光致发光

用中频孪生靶溅射法在硅片上制备了镱铒共掺氧化铝薄膜(2 cm×2 cm),在室温下检测到薄膜的位于1 535 nm的很强的光致发光光谱(PL),讨论了泵浦功率、镱铒共掺比例、退火温度对光致发光光谱强度的影响.扫描电镜(SEM)观察分析表明,中频孪生靶溅射法沉积的薄膜致密、均匀、光学缺陷少.实验结果表明镱铒共掺薄膜的荧光强度不随泵浦功率的增加而饱和,最佳的镱铒共掺杂比例9∶1,最佳退火温度850 ℃,对各种实验结果给出了理论的解释.     

InAs/GaAs系列量子点研究

为了获得波长长、均匀性好和发光效率高的量子点,采用分子束外延（MBE）技术和S-K应变自组装模式,在GaAs（100）衬底上研究生长了三种InAs量子点。采用MBE配备的RHEED确定了工艺参数：As压维持在1.33×10^-5Pa;InAs量子点和In0.2Ga0.8As的生长温度为500℃;565℃生长50nmGaAs覆盖层。生长了垂直耦合量子点（InAs1.8ML/GaAs5nm/InAs1.8ML）、阱内量子点（In0.2Ga0.8As5nm/InAs2.4ML/In0.2Ga0.8As5nm）和柱状岛量子点（InAs分别生长1.9、1.7、1.5ML,停顿20s后,生长间隔层GaAs2nm）。测得对应的室温光致发光（PL）谱峰值波长分别为1.038、1.201、1.087μm,半峰宽为119.6、128.0、72.2nm、相对发光强度为0.034、0.153、0.29。根据PL谱的峰位、半峰宽和相对发光强与量子点波长、均匀性和发光效率的对应关系,可知量子点波长有不同程度的增加、均匀性越来越好、发光效率显著增强。     

铟镓氮薄膜的光电特性

用金属有机物气相外延设备,在氮化镓/蓝宝石复合衬底上快速外延生长铟镓氮薄膜,并对其进行了X射线三晶衍射、光致发光、反射光谱及霍尔测量等实验测试.确定该薄膜为单晶,其中In组分可以从0增加到0.26;在光致激发下发光光谱为单峰,且峰值波长在360～555nm范围内可调;其发光机理被证实为膜内载流子经带隙跃迁而直接复合;并具有很高的电子浓度.但InGaN薄膜的结晶质量却随着In含量的增加而变差.     

铟镓氮薄膜的光电特性

用金属有机物气相外延设备,在氮化镓/蓝宝石复合衬底上快速外延生长铟镓氮薄膜,并对其进行了X射线三晶衍射、光致发光、反射光谱及霍尔测量等实验测试.确定该薄膜为单晶,其中In组分可以从0增加到0.26;在光致激发下发光光谱为单峰,且峰值波长在360～555nm范围内可调;其发光机理被证实为膜内载流子经带隙跃迁而直接复合;并具有很高的电子浓度.但InGaN薄膜的结晶质量却随着In含量的增加而变差.     

InAs/GaAs系列量子点研究

为了获得波长长、均匀性好和发光效率高的量子点,采用分子束外延(MBE)技术和S-K应变自组装模式,在GaAs(100)衬底上研究生长了三种InAs量子点。采用MBE配备的RHEED确定了工艺参数:As压维持在1.33×10-5Pa;InAs量子点和In0.2Ga0.8As的生长温度为500℃;565℃生长50nmGaAs覆盖层。生长了垂直耦合量子点(InAs1.8ML/GaAs5nm/InAs1.8ML)、阱内量子点(In0.2Ga0.8As5nm/InAs2.4ML/In0.2Ga0.8As5nm)和柱状岛量子点(InAs分别生长1.9、1.7、1.5ML,停顿20s后,生长间隔层GaAs2nm)。测得对应的室温光致发光(PL)谱峰值波长分别为1.038、1.201、1.087μm,半峰宽为119.6、128.0、72.2nm、相对发光强度为0.034、0.153、0.29。根据PL谱的峰位、半峰宽和相对发光强与量子点波长、均匀性和发光效率的对应关系,可知量子点波长有不同程度的增加、均匀性越来越好、发光效率显著增强。     

Cu掺杂对ZnO量子点光致发光的影响

通过溶液法合成了Cu掺杂ZnO量子点。X射线衍射(XRD)和高分辨电子透射电镜(HRTEM)图像显示Cu掺杂ZnO量子点具有六角纤锌矿结构,晶粒大小为4～5nm。Cu掺杂抑制了ZnO量子点颗粒长大。室温光致发光(PL)谱观察到紫外带边和可见区两个发射峰。随着Cu掺杂浓度的增大,紫外荧光峰位发生缓慢红移,由366nm移到370nm;可见区发射峰位发生蓝移,由525nm移到495nm;同时,两个发射峰强度降低。光谱结果表明:Cu的掺入,一方面抑制表面与O空位有关的缺陷,在495nm出现了与Cu1+有关的发射峰;另一方面,Cu离子掺入ZnO量子点引入一些非辐射中心,降低了自由激子发射。     

含磷组分薄膜对InGaAsP/InP多量子阱无序处理的影响

报道了采用不同的电介质薄膜SiO2、SiOxNy、Si3N4和SiOxPyNz及其组合用于InGaAsP/InP多量子阱材料的包封源.在高纯氮气保护下经850℃、7s的快速退火处理,结果发现:含磷组分SiOxPyNz电介质薄膜包封下的InGaAsP/InP量子阱带隙展宽十分显著,高达224meV,PL谱峰值波长蓝移342nm,半宽较窄仅为25nm,说明量子阱性能保持十分良好,并对此现象的成因做了初步分析.     

含磷组分薄膜对InGaAsP/InP多量子阱无序处理的影响

报道了采用不同的电介质薄膜SiO2、SiOxNy、Si3N4和SiOxPyNz及其组合用于InGaAsP/InP多量子阱材料的包封源.在高纯氮气保护下经850℃、7s的快速退火处理,结果发现:含磷组分SiOxPyNz电介质薄膜包封下的InGaAsP/InP量子阱带隙展宽十分显著,高达224meV,PL谱峰值波长蓝移342nm,半宽较窄仅为25nm,说明量子阱性能保持十分良好,并对此现象的成因做了初步分析.