关键词： 稀土离子   YPO4发光材料   红外量子剪裁   光物理   能量传递   共沉淀法   晶格振动  

摘要： 为了提高太阳能电池的量子效率，对太阳光谱进行调制是一种有效的途径。对于当前应用广泛的硅太阳能电池来说，其能量损失主要是由于硅的带隙与太阳光谱的不匹配引起的:低能量的光子无法被吸收（透过损耗），而高能量的光子则把高出硅带隙部分的能量以晶格振动的形式损失掉（热损耗）。稀土离子因其丰富的能级和独特的电子结构，可以有效地对太阳光谱进行调制:利用稀土离子的上转换，将两个或多个无法被硅吸收的低能光子转换为一个可被硅吸收的高能光子，降低透过损耗;利用稀土离子的下转换，把一个高能光子转换为两个或多个可同时被硅吸收的低能光子，降低热损耗。下转换量子剪裁的研究虽然已有较多的工作报道，但仍有许多问题尚未解决，尤其是缺乏能量传递机制的研究。\n 针对量子剪裁缺乏机理研究的现状，本论文对几种稀土离子掺杂YPO4发光材料的红外量子剪裁及其光物理展开了深入系统的研究。主要研究内容如下:\n (1)采用改进的共沉淀法制备了YPO4:1％ Tm3+,x％Yb3+(x=0，5，10，25，50)样品，并通过多种光谱手段对这些样品的可见到红外的量子剪裁过程展开了系统的研究。我们首次提供了充分的光谱学证据，如功率依赖关系、荧光发射强度以及荧光寿命与Yb3+浓度的变化关系等，证明了(Tm3+, Yb3+)体系中声子辅助能量传递的量子剪裁过程，而非文献报道的合作下转换过程。\n (2)分别合成了Tb3+/yb3+和Eu3+/Yb3+掺杂的YPO4样品，并对其中的能量传递过程进行了研究。通过激发谱和发射谱，验证了Tb3+到yb3+的合作量子剪裁过程，并通过Tb3+在紫外的吸收更有效地利用太阳光，提高量子剪裁的效率。根据荧光探测原理，提出了一种测试量子剪裁发光材料量子产率的方法，并用来测试YpO4∶ Tb3+, Yb3+样品的量子产率。在Eu3+/Yb3+共掺的YPO4中，通过激发谱对比的方法，证明了Eu3+到Yb3+的声子辅助的能量传递过程，而非合作下转换过程。

关键词： 单层石墨   拓扑绝缘体   异质结   隧道磁电阻   自旋极化   应变   Josephson效应   量子输运  

摘要： 单层石墨和拓扑绝缘体是最近几年凝聚态物理学领域研究的热门材料。这两种材料与传统材料最大的不同是：它们在Fermi面附近的电子满足线性的色散关系,遵循相对论性的Dirac方程。而传统凝聚态材料中的电子在低能范围内满足抛物线型的色散关系,遵循非相对论性的Schrodinger方程。因而单层石墨和拓扑绝缘体被称为Dirac材料。人们对于它们的研究开辟了“相对论性”凝聚态物理学领域。 我们研究由单层石墨或拓扑绝缘体组成的各种异质结中的量子输运性质,其中单层石墨和拓扑绝缘体与铁磁体或超导体有邻近接触。研究的异质结包括铁磁单层石墨隧道结、基于单层石墨的铁磁体/绝缘体/超导体结、铁磁性锯齿型单层石墨纳米条带Josephson结、以及超导体/二维铁磁拓扑绝缘体/超导体结。在这些异质结中,单层石墨和拓扑绝缘体中的Dirac Fermi子展现出许多奇特的输运性质,而与传统材料做成的异质结中的结果截然不同。本论文的详细安排如下： 在第一章中,我们先简单介绍单层石墨和拓扑绝缘体,主要涉及它们的基本物理性质。然后我们描述用来研究这两种材料的理论方法——散射理论和Green函数方法。 在第二章中,我们研究由正常单层石墨(NG)和铁磁单层石墨(FG)组成的隧道结中的隧道磁电阻(TMR)和自旋输运性质。我们发现,当FG电极中的Fermi能级处在一个自旋子带的Dirac点之下时,通过控制局域的门电压来改变FG/NG/FG隧道结的中间势垒的高度,TMR出现从正值到负值的周期性的振荡。更有趣的是,传统全铁磁隧道结中定义的TMR在FG/FG/FG隧道结中随着势垒高度的增加呈现由正到负的周期振荡,不管FG电极中Fermi能级处在何处。通过全铁磁单层石墨隧道结的电流自旋极化率也表现出随门电压改变而作周期振荡的行为,而且它的振幅可以通过铁磁单层石墨中的交换能来调制。 在第三章中,我们利用Dirac-Bogoliubov-de Gennes方程研究基于单层石墨的铁磁体/绝缘体/d-波超导体隧道结中的电子输运性质。我们考虑了铁磁单层石墨中的自旋极化率、中间区的势垒强度以及铁磁电极和超导电极之间Fermi波矢的失配对输运的影响。我们发现,系统的微分电导和颗粒噪声显著地受这些参数的调控,而且与其他类型的超导结有明显的不同。其中最有趣的一个发现是,当隧道结的偏压趋于零且d-波超导能隙相对于隧道结的纵方向的倾角取最大值时,系统的电导、颗粒噪声和Fano因子完全由自旋极化率这一个参数决定,而与其他参数无关。这一普适的输运性质可以用来测量铁磁单层石墨中的自旋极化率,也可以用于实验上证明单层石墨中的镜面Andreev反射。 在第四章中,我们使用Matsubara Green函数方法研究通过超导体/铁磁锯齿型单层石墨纳米条带/超导体结的超导电流。我们发现,这—Josephson结的超电流方向可以通过在单层石墨纳米条带中产生应变来改变；这种应变诱导0-π转变的原因是力学方法控制的单层石墨纳米条带中的单轴应变改变了纳米条带中的有效Fermi速度。此外,我们还发现,单轴应变和门电压调节的势垒的联合作用可以明显地控制单层石墨纳米条带Josephson结在0态和π态之间的转变。 在第五章中,我们利用Matsubara Green函数方法研究s-波超导体/二维铁磁拓扑绝缘体/s-波超导体结中的Josephson效应。我们发现,当通过磁性掺杂诱导出的交换场破坏了拓扑绝缘体的时间反演不变性和子格对称性时,流过Josephson结的边态超电流方向可以发生反向,即产生0-π转变；反常的0态和π态受二维铁磁拓扑绝缘体的量子自旋Hall态具有的拓扑性质的保护,因而它们对弱无序不敏感；更有趣的是,当两个超导电极的超导相位差为0或π时,边态超电流变得具有手征性,也就是说,此时通过Josephson结总的超电流为零,但上下边界上存在大小相等而运动方向相反的边态超电流。 在最后一章,我们给一个总结并展望未来的研究工作。

关键词： 自旋电子学   分子电子学   输运性质   石墨烯   硼掺杂   整流效应   负微分电阻效应   各向异性   自旋二极管   磁隧道结  

摘要： 伴随着电子器件的不断小型化，传统的硅基半导体电子器件即将面对各种量子效应的挑战，比如电子衍射，隧穿和干涉等效应。因此研究分子级别电输运的分子电子学吸引了大量实验和理论研究的注意力。分子电子学的目标是利用分子团簇，超分子或者单分子来代替传统的宏观尺度的硅基半导体器件，并构建逻辑电路或者功能强大的电脑。而且分子电子学是基于量子力学的，自然能够克服传统硅基半导体面对的量子效应的困难，从而突破其物理和尺度上的极限。分子电子学的主要内容包括分子电子器件的合成，通过组装分子电子器件来实现逻辑电路以及对各种电子器件功能的测试。人们相信新一代的分子电子器件能够超越传统的CMOS技术，实现具有全新样式和先进输运机制的纳米器件，例如可以通过自旋电流来代替电荷电流的自旋电子器件。在凝聚态物理学中，自旋电子学是研究自旋极化，自旋电流以及如何操控自旋这个自由度的内在量子输运机理。相对于传统的电子器件，自旋电子器件具有如下几种优势：有极高的敏感度，很低的能量消耗，工作速度快以及高密度。通过使用先进的计算方法，我对一些纳米尺度电子器件的输运性质进行了全面系统的研究，计算了他们的电流电压曲线，输运谱，分子投影自洽哈密顿本征值以及能带结构。结果表明它们是优秀的纳米电子器件，具有整流效应，负微分电阻效应，自旋二极管效应以及隧道磁阻效应。 我的研究工作主要集中在以下几个方面：一，利用硼掺杂的石墨烯纳米带构建P-N结。P-N结的右边是中间掺硼的石墨烯纳米带，P-N结左边是边缘掺硼的石墨烯纳米带。运用非平衡态格林函数结合密度泛函理论，我计算了硼掺杂的石墨烯纳米带P-N结的输运性质。通过计算体系的电压-电流曲线，输运谱，分子轨道，可以体现硼掺杂的石墨烯纳米带P-N结具有显著的整流效应和新颖的负微分电阻效应。我还发现通过调节硼的掺杂密度可以操控体系的整流率还可以产生负微分电阻效应。这种硼掺杂的石墨烯纳米带P-N结不同于传统的P-N结。传统的P-N结是通过掺杂受体和给体来构建P型和N型区域。我所构建的硼掺杂的石墨烯纳米带P-N结的输运机理是源于硼掺杂的石墨烯纳米带的边缘和中心区域电荷的相互作用以及电荷载流子与杂质之间的相互作用。二，以前的实验运用分子束外延生长技术，实现了生长在ZnTe基底上的闪锌矿相CrTe薄膜。因此我利用ZnTe/CrTe异质结来构建P-N结和磁隧道结。根据实验结果，我将(001)和(011)面选作体系的晶面。闪锌矿相CrTe是半金属磁体，ZnTe是半导体。计算结果表明，ZnTe/CrTe P-N结具有突出的自旋二极管效应和特殊的各向异性。(001)面ZnTe/CrTe P-N结的整流率要远高于(011)面ZnTe/CrTe P-N结.他们的自旋二极管效应表现为少数自旋电流被完全抑制，负偏压下的多数自旋电流远小于正偏压下的多数自旋电流。CrTe/ZnTe/CrTe磁隧道结的磁阻率高达4×109%。显示其用作实际电子器件的巨大潜力。

关键词： InAs量子点   光荧光谱   InGaAs减小层  

摘要： 经过近半个世纪的发展,半导体激光器在光电子器件和通讯领域内已经得到了广泛的研究和应用。对量子点和量子阱激光器材料的研究有助于半导体激光器性能的改善。低微纳米材料尤其是量子点材料是当今国际研究的热点,受到广泛的关注与重视。 本文主要利用MBE外延生长技术,对InAs/GaAs量子点的生长参数进行调节,从而制备出面密度为(1010cm-2)的InAs量子点。对InAs量子点进行荧光光谱实验,实验表明生长出InGaAs应变减小层的应变量子点材料的基态出射波长1.325μ m。研究发现,InGaAs应变减小层可以有效的减小InAs量子点中的应变,提高量子点的生长质量,可以在室温的情况下探测到较强的发光峰。

关键词： 量子输运   叠加石墨烯纳米带   密度泛函理论   非平衡格林函数   负微分电阻  

摘要： 本文采用基于第一性原理的密度泛函理论和非平衡格林函数理论的计算模拟方法研究了双层石墨烯纳米带的电子能带和输运性质。文章中重点计算了不同宽度的错层叠加锯齿边缘型石墨烯纳米带(ZGNRs)的电子输运性质,得到了一些如负微分电阻等有意义的结果。 论文首先综述了石墨烯的发现、制备、物理性质和独特的电子结构,然后简述了石墨烯纳米带的制备和电子特性,接着介绍了基于第一性原理的密度泛函理论和非平衡格林函数电子输运理论。在此基础上我们详述了硕士期间完成的以下研究工作。 (一)双层石墨烯纳米带的电子能带结构。双层石墨烯纳米带有两种不同的叠加方式—α型叠加和β型叠加。忽略自旋的影响时,双层纳米带的能带结构与单层纳米带的能带类似,zigzag边界的纳米带体系呈现金属性,armchair型边界纳米带体系则呈半金属性。自旋的贡献使zigzag边界的双层纳米带的能带在费米面打开,形成带隙。纳米带也呈现半金属性。 (二)双层石墨烯纳米带的量子电输运性质。与单层ZGNRs相比,错层叠加ZGNRs中存在层间界面,因而在该系统中能够实现更加丰富的电学特性。因此我们研究了这样一个双电极系统的电子输运性质：左右电极为单层zigzag边界石墨烯纳米带,中间区域为两错层石墨烯α型叠加。在电输运的计算模拟中,我们主要考虑了两个因素对输运结果的影响：一是纳米带宽度对体系输运性质的影响；二是中间区域叠加长度影响。结果表明：(1)当纳米带的宽度小于1nm时,体系的电流会出现较多的小振荡；而当大于1nm时,振荡数量减少而振荡幅度增加。在许多情形下会出现负微分电阻(Negative Differential Resistance)现象。(2)中间区石墨烯叠加区域越长,电流的变化区间也就越大,同时负微分电阻现象也越明显。

关键词： 量子点   荧光增强或淬灭   生化分析   CoO纳米线阵列   纳米异质结   光电转化效率  

摘要： 量子点纳米材料具有优越的光电性能，在发光器件、生物标记、生化分析及太阳能电池领域中有着广泛的应用前景。量子点作为荧光探针，与量子点表面修饰物有关。因此随着纳米技术的进步，量子点的表面修饰以及性能优化成为生化分析研究者关注的目标。由于量子点具有量子限制效应、多激子效应，量子点敏化太阳能电池引起了科学家们的极大兴趣。 本论文研究水溶性CdTe量子点的制备及其在生化分析上的应用，以及CdS、CdSe等纳米颗粒的制备及其在太阳能电池上的应用。 采用水相合成法，制备荧光性质优良的L-半胱氨酸功能化CdTe量子点。以其作为荧光探针，基于量子点的荧光淬灭效应，建立氯霉素的荧光测定方法。该方法用于链霉素片剂中氯霉素含量的测定，结果符合标定值。 采用水相合成法，制备巯基丙酸功能化CdTe量子点和L-半胱氨酸、巯基丙酸功能化CdTe量子点。基于量子点的荧光淬灭效应，通过同步荧光法，建立四环素和孔雀石绿的荧光测定方法。该方法用于样品中四环素和孔雀石绿含量的测定，结果符合标定值和添加值。 采用水相合成法，制备巯基乙酸功能化CdTe/CdSe核壳量子点。以其作为荧光探针，基于量子点的荧光增强效应，建立卡那霉素和链霉素的荧光测定方法。该方法用于样品中卡那霉素和链霉素含量的测定，结果与高效液相法测定结果相符。 采用化学浴沉积法，在CoO晶种层薄膜上制备垂直于FTO导电玻璃的CoO纳米线阵列，然后在其表面电沉积CdS或CdSe纳米颗粒，从而形成CdS/CoO或CdSe/CoO纳米异质结，将其作为太阳能电池的光阴极，获得0.102%或0.015%的光电转化效率。 此外，对于生化药物和量子点之间可能的反应机制及CdS/CoO或CdSe/CoO纳米异质结电池产生电流的机理，本论文也进行研究和探讨，这将为量子点材料在生化分析和太阳能电池领域的应用研究奠定坚实基础。

关键词： 双量子点   自旋阻塞   轨道阻塞   共振隧穿   自旋轨道耦合   自旋极化电流  

摘要： 本论文主要研究了耦合双量子点的量子输运特性,包括自旋阻塞、轨道阻塞、电子自旋共振、共振隧穿、自旋轨道耦合等,并利用其输运特性讨论了其应用前景。 首先,我们简单介绍了量子点的特性,量子光学中的暗态以及电子输运中暗态。并说明了本论文的主要研究内容。 然后,我们分析了一个置于交叉的静态磁场和交变磁场中的,具有非均匀Zeeman分裂的非对称量子点的量子输运特性。在纳米结构中,自旋自由度和轨道自由度在量子输运中起着不同的作用。我们对通过我们体系的量子输运中的自旋阻塞和轨道阻塞进行了研究。电子自旋共振,泡利不相容原理,共振隧穿以及量子干涉之间的竞争在正向偏压,反向偏压的翻转率较快和翻转率较慢的区域表现出了十分不同的电流响应。特别是,我们只需调节静态磁场,便可在同一系统中既观测到自旋阻塞(由于多粒子的自旋关联),又观测到轨道阻塞(由于破坏性的量子干涉)。另外,通过调节静态磁场,我们还能获得非常好的自旋极化电流。它主要是由共振隧穿引起的。但对于铁磁电极,电子的自旋共振在输运中也有十分重要的作用。我们展示了,一个具有混合三能级的双量子点体系置于交叉的静态磁场和交变磁场中时,可以在适当的条件下用作双极自旋过滤器,灵敏度很高的自旋开关,或是自旋翻转器。 最后,我们考虑我们的系统包含由结构的非对称引起的Rashba自旋轨道耦合。我们的计算方法是,先将自旋轨道相互作用在谱空间进行二次量子化,而量子输运的分析则使用率方程。我们从理论上分析了自旋轨道耦合相互作用对轨道暗态的影响。最后,我们总结了本论文研究的主要结果。

关键词： 密度泛函理论   MP2   ZIF-8   吸附位   吸附能  

摘要： 类沸石咪唑框架材料(ZIFs)是金属有机框架材料(MOFs)的一类,它集沸石和MOFs特点为一身,一方面ZIFs具有类似沸石高达500℃以上的热稳定性；另一方面,与MOFs类似的配体功能化的调节,使得ZIFs的孔道具有可调性和可控性。这使ZIFs成为了一种性能优越的膜分离材料。对ZIFs膜内分离机理的理解对ZIFs膜分离材料的设计、合成以及应用具有重要的指导意义。ZIFs膜内的分离是吸附分离和扩散分离作用的结合,而ZIFs的吸附分离和扩散都与ZIFs膜内吸附机理直接相关,所以说,ZIFs膜内吸附机理的研究是膜分离机理研究的基础。由于传统实验条件的限制,对ZIFs材料吸附和分离机理的研究存在一定的困难,密度泛函(DFT)理论作为比较精确的、适用于较大分子体系的计算化学方法为我们提供了研究ZIFs吸附机理的一种理论手段。高精度的MP2方法,在能量的准确计算的应用中,也是一种不可少的理论手段。 本文首次利用密度泛函理论,第一次选取了一个包含684个原子整个ZIF-8笼结构的簇模型,对H2、CH、N2和CO2四种小分子在ZIF-8中的吸附进行了研究。尤其是N2和CO2分子在ZIF-8中的吸附,是第一次报道。研究结果表明,四种小分子在ZIF-8中主要有两类四个主要的吸附位：第一类是在mIm配体中C=C双键的两侧,第二类是在六边形孔道中心位置六边形平面的两侧。对所研究的四种小分子,mIm位Ⅰ都是最强的吸附位。 针对ZIF-8的最优吸附位,利用RI-MP2的高精度方法和局部簇模型得到H2、CH4、 N2和CO2四种小分子在mIm位Ⅰ的吸附能分别为-1.1Kcal/mol、-3.0Kcal/mol、-1.7Kcal/mol和-5.3Kcal/mol。其中对有实验吸附能的H2和CH4,计算值与实验值有很好的吻合。且四种小分子在mIm位的吸附除了与最近的mIm配体的C=C双键或者共轭π键有较强的相互作用以外,还与其他至少二个相邻的mIm配体的C-H键等有明显的相互作用。单个配体对小分子的吸附远远不足以描述ZIFs中的吸附情况。 两个小分子同时吸附在ZIF-8笼中相邻的mIm位Ⅰ和mIm位Ⅱ的研究表明,除H2分子外,CH4、N2和CO2三种分子的mIm位Ⅰ和mIm位Ⅱ相互之间的影响影响并不足以阻止多分子吸附中mIm位Ⅱ的存在。但是,在多个分子吸附的研究中,各个吸附位之间的相互影响是要考虑在内的。 对H2分子在ZIFs系列配体中吸附的研究以及在ZIF-1和ZIF-3局部簇模型中吸附的研究表明,咪唑配体上取代基的加入以及材料的配位结构都能够影响ZIFs的吸附能。

关键词： 稀土离子   光谱学   红外量子剪裁   白光LED红粉   共振能量传递   合作能量传递   浓度猝灭  

摘要： 现代社会对能源的需求使得新能源的研究和发展不断深入,太阳能电池是其中最为典型的代表。太阳能电池研究的重点之一是提高其能量转换效率。红外量子剪裁材料能够对太阳光谱进行修饰,是提高太阳能电池转换效率的可能途径之一。合理有效地利用能源同样非常重要,这要求光电设备和器件具有更好的节能效果。白光LED照明是新型的节能照明设备,高效的白光LED红粉将有效改善LED灯的显色指数和流明效率等参数,有助于实现节能环保的白光照明。基于上述考虑,本论文的研究工作从以下两方面展开：红外量子剪裁材料的制备和发光学性质研究,以及白光LED红粉的设计和研究。 第一章中,我们介绍了发光材料和稀土发光材料的基本性质和应用情况,并对稀土离子的能级结构、电偶极跃迁选择定则、晶体场的影响、无辐射跃迁和共振能量传递等基本物理图像做了简单的回顾。绪论部分还介绍了可见光量子剪裁和红外量子剪裁材料的基本情况和研究进展,特别分析了红外量子剪裁材料研究中存在的问题以及可能的解决方法。 第二章研究了氟化物基质中稀土双掺杂红外量子剪裁。 首先,我们使用共沉淀法成功制备了不同浓度Pr3+和Yb3+离子掺杂的LaF3粉末材料。X射线衍射显示所有样品均为单一的六方相,即使在高掺杂浓度下,仍然没有杂相出现。常温下的激发谱,发射谱以及衰减曲线给出了Pr3+-yb3+之间存在能量传递的证据。Pr3+离子3P0能级到Yb3+离子的能量传递具有很高的效率,10%Yb3+掺杂时效率高达61.6%。红外光谱以及变温条件下光谱的测量证明了Pr3+-yb3+体系能量传递分为两个步骤：Pr3+(3P0)+yb3+(2F7/2)→Pr3+(1G4)+Yb3+(2F5r2)之间的交叉弛豫和Pr3+(1G4)+yb3+(2F7/2)→Pr3+(3H4)+yb3+(2F5/2)之间共振能量传递,而不是之前文献报道的合作能量传递。 另外,我们利用水热法制备了Ho3+和Yb3+掺杂的NaYF4粉末材料,X射线衍射表明样品为单一的六方相。在水热过程中加入柠檬酸三钠作为螯合剂时,样品的形貌规则,分散性良好,同样为单一的六方相。通过研究激发和发射光谱、可见和红外发光的浓度依赖以及荧光衰减曲线,第一次证实了该材料中存在红外量子剪裁过程。同时我们通过分析光谱数据研究了能量传递的机理,发现Ho3+到Yb3+的能量传递通过两次连续的交叉弛豫能量传递实现。在这一转换过程中,Ho3+吸收300-400nm范围内光子的能量并传递给yb3+,从而发射两个1000nm的光子。此外我们对能量传递的效率进行了计算,结果表明材料的内量子效率高达155.2%。 第三章研究了使用固相法制备的Yb3+离子掺杂的NaY(WO4)2粉末。基质发光性质的研究表明基质的发射为蓝光波段的宽带谱,有效激发位于250-300nm范围内。在Yb3+离子引入基质后,在紫外光266nm激发下,样品具有很强的来自于Yb3+离子的红外发射。Yb3+离子1000nm红外发射的激发谱和基质发射的激发谱重叠,说明存在从基质到Yb3+离子的能量传递。而Yb3+-O2-的电荷迁移态一般对应于能量更高的波段,另外基质到Yb3+离子的双能级能量差需要10个以上的声子协助能量传递,因此我们使用合作能量传递来解释这一过程。我们还研究了不同Yb3+离子掺杂浓度对样品发射谱和荧光衰减曲线的影响。通过基质发射的衰减曲线可以计算能量传递的效率,结果表明40%Yb3+离子掺杂时能量传递效率高达81.6%。同时我们观察到在这一基质中,Yb3+离子具有非常高的猝灭浓度(40%),而高猝灭浓度有利于提高材料的发光强度。此外,我们从基质的晶体结构上分析了高猝灭浓度的形成机理。 第四章中,我们简单介绍了白光LED照明研究背景以及三种解决方案,并给出了白光LED荧光粉的基本情况和研究进展。结合在红外量子剪裁研究中对钼酸盐材料的研究经验,我们探索了其用于白光LED红粉的可能性。我们利用溶胶凝胶法制备了Eu3+激活的Y2MoO6红色荧光粉,并研究了不同热处理温度下样品的结构和形貌特征,结构表明热处理温度的升高使得样品粒径变大。我们还研究了不同Eu3+离子掺杂浓度和热处理温度对样品激发谱、发射谱和荧光衰减曲线的影响。由于基质电荷迁移态吸收在250nm到450nm范围内具有强烈吸收,而且存在从基质到Eu3+离子的能量传递,Eu3+离子的激发谱中出现了基质的特征吸收。热处理温度升高时,样品激发谱中的宽带激发吸收向长波方向移动。热处理温度在1200℃以上时激发谱中宽带激发峰位置不再发生变化。在研究不同Eu3+离子掺杂浓度对样品发光性质影响的过程中,我们发现Eu3+离子在Y2MoO6基质中具有较高的猝灭浓度(20%),并从基质的结构上分析了形成高猝灭浓度的原因。通过选取Y2MoO6这

关键词： Condensed matter physics   Nanoscience  

摘要： The focus of this thesis is the simulation of electron transport properties in nanoscale devices. Work related to this dissertation has resulted in four peer re-viewed journal articles and ten proceedings. The outline is as follows: Chapter II introduces the necessary formalism. Here the foundations of density functional theory, basis sets, quantum scattering theory and complex absorbing po- tentials are described. The extension of the complex absorbing potential transport framework to the general case of N electrodes is a key development presented in this chapter. Chapter III discusses computational aspects in detail. The parallelization strategy for a density functional theory code with an atomic orbital basis set is presented. Also discussed are the implementation of a caching algorithm for memory efficient calculations, solution of self consistent problems and efficient application of finite difference operators. Finally, the convergence of transport properties is discussed with a CO molecule adsorbed onto a mono-atomic gold wire as an example. Chapter IV presents calculations related to nanowires. Transmission spectra for mono-atomic gold chains, silicon nanowires and graphene nanoribbons with kinks and related defects are shown. It is found that kink defects generally cause large drops in conductance due to quantum interference effects. The conductance properties of elongated gold nanowires are also studied, with geometries produced by accurate molecular dynamics simulations. Polytetrahedral structures formed during elongation are found to cause non-integer values in conductance traces. Chapter V presents transport calculations for multi-terminal devices. A tight- binding model is solved analytically to show the accuracy of the formalism developed in Chapter II. Simulations of model systems with 8 terminals highlight some of the quantum interference effects present in multi-terminal systems. Finally, more realistic examples of a four terminal graphene cross ju