关键词： 量子点   ZnO   稀土掺杂   微观结构   太阳能电池   光电性能  

摘要： 基于水热法和旋涂法制备了不同Eu掺杂浓度(0,0.05,0.10和0.15 mol/L)的ZnO量子点,在Eu掺杂ZnO量子点的基础上制备了光阳极薄膜,并以此为光阳极制备出量子点敏化太阳能电池。研究了Eu掺杂浓度对ZnO薄膜微观形貌、晶体结构、光谱性能及电池光电性能的影响。结果表明,水热法制备出的Eu掺杂ZnO纳米棒属于六方纤锌矿结构,Eu的掺杂未生成新的产物,但细化了ZnO纳米棒阵列的直径,直径分布为45~60 nm,高度约为1.2μm,ZnO纳米棒的取向性和均匀性得到了改善。Eu掺杂后缩小了ZnO的禁带宽度,降低了ZnO的光致发光强度,提高了电子对的分离能力。当Eu掺杂浓度为0.10 mol/L时,ZnO的禁带宽度最小为3.09,且光致发光强度最低。Eu的掺杂改善了基于ZnO为对电极组装的量子点敏化太阳能电池的光电性能,当Eu掺杂浓度为0.10 mol/L时,光电转换效率最高可达4.03%,对电极的电荷传递阻抗最低为1.38Ω,对应对电极的交换电流密度最大为9.92 mA/cm^(2),光电性能最佳。

关键词： 角分辨光电子能谱   原位调控   量子材料  

摘要： 角分辨光电子能谱技术是研究量子材料的一项关键实验技术.近年来,原位样品调控技术的发展,特别是压力、掺杂、电场等非温度调控参量的原位调控的实现,极大地拓展了角分辨光电子能谱的测量空间,为观察外场调控下电子态的连续演化提供了可能.本文分别对原位碱金属掺杂、门电压、单轴压、电流等几种原位样品调控技术近期的发展进行了介绍,并总结了角分辨光电子能谱和原位样品调控技术的结合在多种量子材料中的应用.

关键词： 碳量子点   金属有机骨架材料   光催化降解  

摘要： 金属有机骨架材料(MOFs)具有较强的化学稳定特性、较丰富的结构组成、较大的比表面积、较强的可再生性、电子迁移快、结构功能可调等优势,在光催化领域发挥了很大的作用。碳量子点(CQDs)具有荧光性能、上转换性能、生物相容性、光稳定性高以及光学性质可调等特点,在光催化领域中有着非常大的应用潜力。将碳量子点与MOFs材料相结合,能够更好地弥补MOFs材料的自身缺陷,且该复合材料在有机废水的处理方面具有良好的前景。结合国内外材料,对碳量子点修饰MOFs材料在光催化降解有机废水领域作了综述,并对其未来的应用前景做了展望。

关键词： 实验工具   半导体物理   凝聚态物理   光电子能谱   铜氧化物   高温超导   同步辐射光源   技术解析  

摘要： 光电子能谱最初是由于其在化学元素定量分析领域的广泛应用而发展起来的.此后,随着半导体物理的发展,人们逐渐开始使用在其基础上发展的角分辨光电子能谱(ARPES)技术解析一些固体的能带信息.而伴随着同步辐射光源的发展,以及20世纪80年代末的铜氧化物高温超导研究热潮, ARPES逐步成为凝聚态物理研究的关键实验工具.

关键词： 维格纳函数   量子输运   自旋输运理论  

摘要： 在重离子碰撞中,自旋轨道耦合可以导致整体极化现象.自从2017年,STAR工作中发现超子Λ在Au+Au碰撞中的整体极化,整体极化效应引起了学术界的广泛关注.整体极化效应的微观产生机制可以利用粒子之间非定域的散射过程来描述:在重离子碰撞中产生了热密物质,热密物质中的粒子之间通过非定域的碰撞过程实现了轨道角动量向自旋角动量的转换,从而导致散射后的粒子自旋极化.为了描述这一微观过程,在相空间描述自旋轨道耦合更加方便,而自旋轨道耦合又是一种量子效应,所以基于协变维格纳函数的量子动理学理论将是描述整体极化现象的有力工具.本文介绍了基于维格纳函数的量子动理学理论以及自旋输运理论.近期自旋输运理论的发展为以后数值模拟自旋极化现象的时空演化提供了理论基础.

关键词： 同步辐射   角分辨光电子能谱   量子材料  

摘要： 角分辨光电子能谱(ARPES)凭借直接探测电子能量和动量的优势,在研究固体材料能带结构、费米面以及能隙等方面发挥着重要作用.近年来,通过追随国际领先水平,我国ARPES技术得到了飞速发展,其中与第一、二、三代同步辐射光源的结合更是帮助凝聚态物理和自旋电子学等研究方向实现了许多重大突破.本文从线站技术特点和主要成果两个角度简要介绍了目前中国主要的基于同步辐射ARPES光束线站:包括合肥光源角分辨光电子能谱线站,上海光源“梦之线”、BL03U、BL07U-Nano ARPES和BL07U-自旋分辨ARPES线站,同时还对基于未来合肥先进光源的新ARPES线站进行了展望.这些实验站将在新型量子材料探索与调控、微纳原型器件的研发等方面提供关键且不可替代的技术支撑.

关键词： 确定性固态量子光源   分子束外延   半导体量子点   单光子源   纠缠光子源   量子信息技术  

摘要： 量子光源是量子通信和光量子计算的基础模块。光子的单光子性保证了通信的无条件安全,光子的高不可分辨性保证了计算方案的复杂度。在各类固态材料候选体系中,基于半导体量子点体系的单光子源和纠缠光子源保持着量子光源品质的最高纪录,展现了巨大的潜力。分子束外延是目前最适合制备固态半导体量子点的生长方法,超高真空、超纯材料、原位监测和生长过程中参数的高度可控等特点使其优势明显。为了实现同时具备高效率、高单光子纯度、高不可分辨性和高纠缠保真度的量子光源,量子点的材料生长、外部调控、钝化技术和测量技术等都需要系统优化提升。本文将综述基于分子束外延生长实现固态量子点体系量子光源的基础材料与器件的研究进展,讨论两种常见量子点的制备原理以及外延生长中各类参数对量子点品质的影响,包括背景真空、源料纯度、衬底温度、生长速率和束流比等。本文随后简介了外部调控、表面钝化、测量技术等手段优化量子光源器件性能的技术细节和实验进展,最后对量子光源在基础科学研究和量子网络构建中取得的进展进行总结,并对其实际应用与发展前景进行展望。

关键词： 拓扑半金属   费米弧   量子输运   三维量子霍尔效应   外尔轨道  

摘要： 由于体边对应关系,拓扑半金属表面态呈现一种特殊的开放式费米弧结构。在磁场下,处于相对表面的费米弧可通过体态手性朗道能级耦合,形成穿越三维空间的外尔轨道,可在高维度材料中实现超越传统二维体系的量子霍尔效应。重点介绍外尔轨道和三维量子霍尔效应的物理机制、实验验证和潜在应用等方面的研究进展。根据理论预测的外尔轨道模型,在实验上通过变角度探测费米面维度、厚度调控回旋相位和双栅极构型验证表面态耦合等方式研究外尔轨道的输运特性。拓扑边界态与量子霍尔效应的结合在拓扑电子材料研究领域开辟了一个全新的前沿阵地,为量子霍尔效应在三维体系中的发展奠定了重要基础。

关键词： 量子点复合材料   光电活性   光电化学   界面构建   生物传感器  

摘要： 鉴于量子点(QDs)丰富的特性和光电化学(PEC)传感技术的双重优势,将基于量子点的PEC传感器用于生物样品的检测有着广阔的发展前景和巨大的潜力。为了进一步提高光电生物传感器的各项分析性能,引入具有高光电活性和生物相容性的量子点复合材料非常有必要,近年来已成为国内外研究的热点。本文在全面介绍量子点复合材料的分类、制备及界面构建方法基础上,重点综述了基于量子点复合材料的PEC传感器在生物小分子检测、酶及DNA检测、免疫分析及细胞分析等生物方面的应用研究进展,并对其前景进行了展望。

关键词： 量子结构   光电子器件   航空航天   医疗健康   光电材料   可调性   智慧生活   超低功耗  

摘要： 低维量子结构光电材料具有灵活的能带剪裁特性、丰富的异质界面可调性、优异的电子输运特性及独特的光学性能等,在超敏、超快、超低功耗、超高集成的新型光电子器件领域有着重要的应用前景,是实现对航空航天、深地深海深空探测、智慧生活、医疗健康等领域的升级变革的一项关键技术。