关键词： resonant absorption centres   quantum interaction   semiconductor film   polycrystalline and amorphous silicon  

摘要： In this paper, the model approach that describes the quantum interaction of optical waves with the polycrystalline and amorphous semiconductor films is proposed. The absorption coefficient for active layers of semiconductor films is represented as the sum of pseudo-crystalline and amorphous components. Based on the proposed theoretical approach, we considered the long-wavelength optical absorption spectra of amorphous silicon in 1500-4000 cm(-1) range. The resonant absorption centres were identified and were associated with V-V, I-V, V-V defect centres in a silicon gap with energies of 0.20-0.45 eV.

关键词： 功能材料   中国科学技术大学   中国科大   招聘启事   博士后   设计中心   量子  

摘要： 国际功能材料量子设计中心(ICQD)成立于2008年,是一个依托于中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室的研究实体。中心的使命是在量子信息和清洁能源两大领域促进理论与实验互动性合作的前瞻性研究,并促进国内外在这些领域

关键词： 功能材料   中国科学技术大学   中国科大   招聘启事   博士后   设计中心   量子  

摘要： 国际功能材料量子设计中心(ICQD)成立于2008年,是一个依托于中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室的研究实体。中心的使命是在量子信息和清洁能源两大领域促进理论与实验互动性合作的前瞻性研究,并促进国内外在这些领域的实质性合作与交流。更多信息请登录中心网站http://***。

关键词： Engineering   Electronics and Electrical   Engineering   Materials Science   Physics   General  

摘要： The theme of this thesis is manipulation of spin and valley degeneracies in two-dimensional electron systems (2DES) by locally or globally controlling the energy gaps between the two spin states or multiple valley states. Degeneracies in 2DES can be controlled internally or externally with magnetic, strain, and electrostatic fields. With magneto-transport measurements we can probe these spin and valley energy gaps. Spin degeneracies in quantum wells (QW) can be controlled with magnetic field by changing the tilt angle of the field with respect to the sample. Valley degeneracies can be controlled principally by growing QWs of a certain orientation and width. Furthermore, the valley energies can be controlled externally by applying strain or electrostatic gated devices. We first consider transport signatures of controlled spin degeneracies. Magnetic fields can be used to control spin degeneracies and spin gaps by tuning the tilt angle of the field with respect to the sample plane. These spin dependencies can be observed at different tilt angles by conducting measurements of the longitudinal and Hall resistance. In particular, transport measurements in a Si/SiGe spin-split valley degenerate 2DES demonstrates anomalous rise of the transverse Hall resistance at certain quantized plateaus. With systematic tilted field data we map this anomaly to the longitudinal resistance, and also to directional derivatives of the longitudinal resistance. We also develop a theoretical model for estimating the spin-degenerate and spin-split density of states which we fit using the data on longitudinal resistance. We input the exactly calculated spin gaps at every tilt angle in the edge state model of quantum Hall effect, and we are able to provide a microscopic justification to the experimentally observed anomalous features by introducing a constant energy density of disordered states in our model. We next consider transport signatures of controlled valley degeneracies. Valley degeneraci

关键词： 北京大学   凝聚态物理   博士后   材料科学   招聘启事   量子  

摘要： 北京大学量子材料科学中心(ICQM,http://***/)是直属于北京大学的一个新型教学与科研机构,成立于2010年1月。中心以北京大学深厚学术底蕴和多学科综合优势为依托,打造一个适合于凝聚态物理和材料科学基础研究的开放型学术平台。中心致力于创造良好的学术研究环境,通过广泛的国际/

关键词： 功能材料   中国科学技术大学   中国科大   招聘启事   博士后   设计中心   量子  

摘要： 国际功能材料量子设计中心(ICQD)成立于2008年,是一个依托于中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室的研究实体。中心的使命是在量子信息和清洁能源两大领域促进理论与实验互动性合作的前瞻性研究,并促进国内外在这些领域的实质性合作与交流。更多信息请登录中心网站http://icqd.

关键词： 石墨烯量子点   荧光碳纳米颗粒   溶剂界面分离   高结晶结构   电子受体  

摘要： 作为一种新型的零维荧光碳纳米材料,石墨烯量子点(GQDs)由于量子限域效应和边界效应的存在,使其突破了二维零带隙石墨烯材料的限制而表现出一系列独特的性能。然而,在目前已有的相关报道中,绝大多数GQDs并不具备石墨烯的完全由sp2杂化碳原子所组成的高结晶结构,其通常还带有相当比例的含氧缺陷,影响了GQDs的光电性能从而限制了其应用。为此,本论文致力于制备一种具有较规整的石墨纳米晶结构且氧含量极少的类石墨烯量子点(Ana-GQDs),主要内容包括:(1)采用一步微波法将碳源小分子丙三醇裂解为直径为1-5 nm的荧光碳纳米颗粒(CNDs),随后通过微波热还原以降低CNDs中含氧基团的含量。由于反应过程的复杂性,在所得到的CNDs中存在少量几乎不具有含氧缺陷的目标产物Ana-GQD。最后将其从水相分散液萃取到有机溶剂中实现筛选分离。(2)对不同溶剂分离后的产物进行了一系列的对比表征,结果表明:相较于具有较多含氧缺陷的CNDs,Ana-GQDs具有sp2杂化碳原子(90.92%)占主导地位的高结晶结构,与氧原子结合的碳所占的比例几乎可忽略(9.08%);其层内同一平面上碳原子的联结方式十分类似于石墨烯,即每个C原子通过sp2杂化与周围C原子成键,存在π轨道。(3)将Ana-GQDs作为电子受体光伏材料制成复合薄膜光探测器,并将其性能同基于富勒烯(C60)的衍生物PCBM为受体材料的器件进行对比研究。结果表明Ana-GQDs有潜力成为一种新型的廉价电子受体光伏材料。

关键词： SdH振荡   电子有效质量   电子迁移率   Rashba系数   有效g因子  

摘要： InGaAs/InAlAs半导体材料目前是制作高电子迁移率晶体管的首选材料之一,对于它的研究方兴未艾,在深低温、强磁场条件下的输运性质的研究可以为器件性能的提高提供重要的参考价值。本文在深低温、强磁场的条件下通过样品的磁输运测试,对电子浓度、有效质量、迁移率、自旋—轨道耦合系数以及有效g因子等反映材料性质的重要参数进行了研究,得到以下结论。 1、研究了外部条件改变对电子迁移率的影响。在变温磁输运测试中,得到了电子的有效质量。研究了输运迁移率和量子迁移率随温度的变化规律,在1.4K到6.0K的范围内,随着温度升高,电子浓度和输运迁移率变化很小,电子浓度稍有增加,输运迁移率稍有减小,而量子迁移率降低比较明显,且与温度近似成线性关系。同时量子迁移率比输运迁移率小得多,输运迁移率大约是量子迁移率的7到8倍,所以在样品的散射机制中,小角度散射占主导地位。同时验证了在倾斜场中霍尔迁移率和量子迁移率不受样品与磁场角度变化的影响。 2、研究了样品的自旋分裂。在变温条件下,SdH振荡在我们研究的温度点(T=1.4K、1.7K、2.9K以及4.0K)出现了明显的拍频,拍频节点位置不随温度变化,拍频幅度随温度的升高逐渐减弱,到T=6.0K时基本上观察不到拍频现象,同时在相应的SdH振荡的FFT图上出现了明显的双峰结构,通过分析得到双峰结构来自于自旋分裂,验证了零场自旋分裂能和Rashba系数不随温度变化。还研究了样品的有效g因子,通过分析拍频节点所对应的磁场垂直分量随磁场倾斜角的变化,发现了随着磁场与样品平面法线方向夹角的增大,拍频节点对应的磁场垂直分量逐渐向高场移动,通过拟合拍频节点所对应的磁场垂直分量与倾斜角余弦的函数,得到了样品的有效g因子和零场自旋分裂能。

关键词： 量子点-微腔耦合结构   激发特性   Jaynes-Cummings模型   光致发光谱   光学统计特性  

摘要： 量子点-微腔耦合结构广泛应用于集成光学器件中,例如单量子点激光器和单光子源等。研究这种结构的重点是处理光与物质的相互作用。而基于光场量子化的主方程技术是处理微纳米尺度光与物质相互作用的一个有力工具。本论文运用主方程技术研究了量子点-光学微腔耦合结构中光与物质的相互作用：通过构造不同的结构参数,分析了浅束缚势量子点-微腔结构获得激射的条件;研究了深束缚势量子点-微腔在非共振情况下的激发特性,发现利用失谐可以获得低阈值激发;引入波导结构,研究了整个耦合结构的光子输运特性。 本论文的主要研究工作概述如下： 1.利用激光模型模拟了浅束缚势量子点-微腔耦合结构的激发特性。研究了激发特性与微腔损耗速率、微腔非相干泵浦速率和激子激发速率的变化关系。计算结果显示在微腔非相干泵浦速率较小时,整个系统比较容易获得激光发射。在直接求解主方程的基础上,推导出了自发辐射、受激辐射和吸收与密度矩阵元素的关系。探讨了三种激光阈值定义随着量子点-微腔相互作用强度和微腔损耗速率的变化关系。 2.建立了量子点与光子耦合谐振器结合的模型,利用双腔之间的光子阻碍效应取得了单光子发射(g(2)(0)在10-2量级)。分析了结构参数对单光子特性的影响。研究发现两个腔模频率不相等时,二阶关联函数比较靠近0。计算表明与量子点耦合的微腔损耗速率对单光子发射有显著影响。 3.基于双电子多构型量子点模型,提出了非共振深束缚势量子点-微腔耦合结构模型。利用量子点激发能级和腔模之间的失谐来补偿双激子跃迁所导致的能量移动。研究了量子点-腔模之间失谐对激发特性的影响。研究发现,失谐因子大小直接影响激光产生。当失谐为4.36meV时激光阈值取得最小值Pth=0.197/ps(比共振时的激光阈值大概小10倍)。此时交换能完全被失谐抵消,相当于修饰的量子点-微腔共振的情况。由于载流子的捕获机制和s激子-p激子之间可以忽略的能级间距,提出了在深束缚势量子点-光学微腔模型中采用s激子-p激子同时激发的泵浦方式。通过对比三种不同激发方式(s激子泵浦、p激子泵浦、s激子-p激子泵浦)下量子点-微腔系统发射特性的不同,发现在s激子-p激子激发机制下量子点-微腔系统提前进入激射和自淬灭区域,与实验比较吻合。 4.基于单模微腔-波导耦合结构输入-输出关系理论,推导了双量子点-微腔-波导耦合结构的输入-输出关系。在不同量子点-微腔相互作用强度情况下,探讨了耦合结构在波导弱激发和强激发下的光子输运特性。在弱激发条件下,透射谱波谷位于√g12+g22,并随着第二个量子点与微腔相互作用增强而向外移动。强激发情况下,共振位置透过率受到量子点-微腔耦合因子调制。 5.推导了双腔-量子点-波导结构输入-输出关系。基于格林函数理论,解析地定义了微腔和波导之间的耦合速率。通过腔场和量子点下降算符的运动方程,求解出透射谱的解析形式。研究了在双腔共振、非共振情形下透射谱与双腔之间相位的关系。计算发现：双腔共振时透射谱出现单峰结构;双腔非共振情况下透射谱呈现三峰结构,次峰强度紧密依赖于双腔距离,在传感上有潜在应用。这种处理方法可以用来研究单模波导与两个相互作用微腔耦合结构的光子输运特性。 本论文的主要创新点包括： 1.建立了浅量子点-微腔耦合结构激光模型,研究了结构参数对激发特性的影响。找到了一种数值求解自发辐射、受激辐射和吸收的方法。基于偶极子近似和马尔科夫近似,通过数值求解主方程就可以得到跃迁速率,并不需要其它额外近似。 2.基于量子点-光子耦合谐振器结构,分析了结构参数对单光子特性的影响。利用双腔之间的光子阻碍效应获得了单光子发射,二阶关联函数在10-2量级。 3.建立了非共振深束缚势量子点-微腔耦合结构模型。利用量子点激发能级和腔模之间失谐来补偿双激子跃迁所导致的能量移动,实现了较低阈值激发。提出引入s激子激发的必要性。通过对比不同激发方式下系统发射特性的不同,发现在s激子-p激子激发机制下系统提前进入激发区域和自淬灭区域。 4.建立了不同结构输入-输出关系理论,比如双量子点-微腔-波导结构、双腔-量子点-波导系统等。在格林函数理论基础上,解析定义了微腔和波导之间的耦合速率。研究了这两种结构的光子输运特性。对于双量子点结构,波导弱激发时量子点-微腔耦合因子会引起透射谱峰谷的明显位移,波导强激发时共振位置透过率受到量子点-微腔耦合因子调制。对于双腔结构,双腔共振时透射谱出现单峰结构,双腔非共振情况下透射谱呈现三峰结构,次峰强度紧密依赖于双腔距离。

关键词： 量子点   复合纳米材料   光电化学   光生电子空穴对   传感器  

摘要： 光电化学检测方法具有灵敏度高、设备简单、易于微型化等优点，是一种极具应用潜力的分析方法，在化学、生物、医药、环境监测和食品等领域显示出广阔的应用前景。在众多光电化学活性物质中，研究较多也很具有潜力的就是无机半导体纳米材料（也称量子点）及其复合材料。单独量子点的光电转换效率并不高，发展研究量子点与金属纳米的复合材料是提高其光电转换率的一种有效方法。基于金纳米粒子的稳定性，优良导电性，它与量子点复合能加快光生电子的转移速度，提高量子点的光生电子空穴的分离率，使电子和空穴能更多的参与反应转化成电信号进行检测。因此基于金纳米与量子点复合材料的光电化学传感器具有较高的灵敏度，性能比基于单独量子点的高。 本论文主要包括了两部分的工作： 第一部分：以氧化铟锡（ITO）导电玻璃为基底，用电化学沉积的方法直接制备Au/ITO、ZnS/ITO、ZnS-Au/ITO、CdS/ITO、CdS-Au/ITO修饰电极，用扫描电镜（SEM）、紫外-可见吸收光谱图（Uv-vis）、电化学阻抗（EIS）等方法对各种修饰电极进行表征。用电流-时间（I-T）曲线法和循环伏安法（CV）考察各修饰电极的光电化学性能，确定最佳实验条件并对几种电极对H2O2传感检测性能进行比较。实验结果证明，与Au纳米复合之后，ZnS和CdS量子点的光电化学性能都得到了提高。ZnS-Au/ITO修饰电极对H2O2响应的灵敏度33.7nA/μM，检测的线性范围为0.2-28μM;CdS-Au/ITO修饰电极灵敏度21.5nA/μM，检测的线性范围为1-210μM。说明基于ZnS-Au纳米材料的光电化学传感器性能优于基于CdS-Au纳米材料的，无毒的ZnS量子点能够取代有毒的CdS量子点，这在环境保护上也是很有意义的。 第二部分：主要研究了Au纳米对ITO自身的光电化学性质的影响。用电化学沉积法直接在ITO表面沉积Au-NPs，并通过SEM、EIS、UV-vis、XRD等方法进行表征。实验分别考察了Au/ITO和裸ITO电极的光电化学性质，并应用于对苯二酚的传感检测，将结果进行比较。实验结果证明，不光照情况下，Au/ITO电极对HQ响应的灵敏度比裸ITO电极的高8倍;光照情况下，Au/ITO电极对HQ响应的灵敏度比裸ITO电极高29倍，说明Au纳米的沉积提高了ITO自身的光电化学性能。