关键词： nc-Si/SiNx多量子阱材料   Z-扫描   非线性折射率   非线性吸收  

摘要： 采用射频磁控反应溅射技术与热退火处理制备了nc-Si/SiNx多量子阱材料。对样品进行了小角度XRD、Raman光谱、吸收光谱测试,研究了其结构和光学性质。采用皮秒脉冲激光单光束Z-扫描技术研究了样品在非共振吸收区的三阶非线性光学特性。实验结果表明,其非线性折射率为负值,非线性吸收属于双光子吸收。由实验数据计算得材料三阶非线性极化率为7.50×10-8esu,该值比体硅材料的三阶非线性极化率大4个数量级。对材料光学非线性产生的机理进行了探讨,认为材料的非线性极化率的增加来源于材料量子限制效应增强。

关键词： 量子点   空穴传输   荧光猝灭  

摘要： 用稳态光谱和时间分辨光谱技术研究了空穴传输材料对CdSe/ZnSe与CdSe/ZnS核壳量子点的荧光影响。结果表明,空穴传输材料对量子点有较强的猝灭作用,随空穴传输材料分子浓度的增加,量子点的荧光强度明显地被猝灭,同时量子点的荧光寿命也被减短。两种不同空穴传输分子对CdSe/ZnSe量子点的荧光猝灭明显不同。在与相同空穴传输分子相互作用时,包覆ZnS壳层的CdSe核壳量子点荧光猝灭效率明显低于包覆ZnSe壳层的CdSe核壳量子点。量子点的荧光猝灭过程可以解释为静态猝灭和动态猝灭过程,其中静态猝灭来源于量子点表面与空穴传输材料间相互作用,而动态猝灭则主要来源于量子点到空穴传输材料的空穴转移过程。实验结果表明空穴传输材料的种类以及核壳量子点的壳层结构都对其荧光猝灭效应起关键作用。

关键词： Rashba电子波函数   一维量子波导   边界条件  

摘要： 主要研究了平面一维波导系统中的Rashba电子波函数的输运性质,得到了如下的结果.根据Rashba效应,能量为E的平面电子波,将分裂成波矢分别为k1=k0+kδ与k2=k0-kδ的两种波函数,其自旋取向与波导的夹角分别为+π/2(自旋向上态)与+π/2(自旋向下态).若在支路的终端是栅极或者铁磁接触,则相应的波函数成为驻波形式exp(±ikδl)sin[k0(l-L)],其中L是支路的长度,l是支路内的坐标.与不考虑自旋的情况不同的是,Rashba电子波函数的相位与支路的取向角度θ有关.此外,两种自旋取向的波传播的群速度相同,都是-k0/m*.在各支路结点处,由波函数的连续性和流密度守恒条件,得到了Rashba电子波函数所必须满足的边界条件.利用这些边界条件,我们研究了Rashba电子在一些结构中的透射和反射性质,发现自旋向上和向下的Rashba电子波函数的干涉效应将受到铁磁接触或栅极的调制.最后得到了多分支结构中,Rashba电子输运的一般性理论.我们提出的Rashba电子的一维量子波导理论可以被用来设计各种自旋极化器件.

关键词： 量子级联激光器   GaN基   增益谱   声子势   速率方程   MOCVD  

摘要： 量子级联激光器(Quantum Cascade Laser，简称QCL)是目前光电子器件的前沿研究课题，本文以GaN基量子级联激光器为研究方向，对AlGaN/GaN及InAlGaN/GaN两种GaN基量子级联激光器进行了物理及材料方面的研究，主要的工作如下：\n 第1章主要综述了量子级联激光器的研究进展，包括它的工作原理、分类、材料进展和未来研究新方向。\n 第2章对AlGaN/GaN量子级联激光器进行了物理上的研究，首先通过偶极矩阵元的计算获得了垒层的最佳Al组分；其次采用子带间跃迁元方法计算了AlGaN/GaN三阱QCL的增益谱，并在非平衡格林函数基础上计算了AlN/GaN超晶格QCL的增益谱；最后利用传输矩阵理论对AlGaN/GaN三阱QCL的界面声子及声子势进行了理论研究，并对QCL的界面与受限声子进行了比较分析。\n 第3章对InAlGaN四元系材料的物理参数进行了讨论，在此基础上对晶格匹配的InAlGaN/GaN双阱量子级联激光器的结构参数进行了优化计算。\n 第4章在速率方程组的基础上构建了大信号电路模型，并进行了Spice小信号与大信号模拟，得到了激光器的动态特性；其次在速率方程组引入噪声源的基础上进行理论计算，得到了激光器噪声特性。\n 第5章介绍了Huang对AlGaN/GaN三阱QCL以及Inoue对AlN/GaN超晶格QCL的实验表征结果，另外我们对InAlGaN四元系薄膜进行了三个不同温度下的MOCVD生长，对样品进行了AFM、XRD和PL实验表征，并对实验结果进行了比较分析。

关键词： 水热合成法   量子点   荧光产率   生物探针  

摘要： 介绍了水热合成CdSe半导体纳米晶的工艺,调节反应温度及时间有助于加速CdSe纳米晶的生长,使其荧光产率得到显著提高;在一定的初始条件下,随着纳米晶核长大,产物的荧光产率单调增至极值然后逐渐下降;CdSe荧光产率的最大值与反应温度关系密切。实验利用1-乙基–1-3-(3-二甲基氨基-丙基)–碳化二亚胺将所制备的CdSe与转铁蛋白偶联成生物探针,成功标记了人肺腺癌细胞。

关键词： 物理学   博士   相变理论   临界现象   光子晶体   生物物理   量子输运   纳米结构  

摘要： 他的生命轨迹，离不开一个“博”字。治学之博他年轻尚青，正处于科研人生的黄金年龄，却已做出了不菲的成绩，涉及物理学的数个专业：曾在很多领域进行过一系列研究工作，包括临界现象与相变理论，光的局域化与光子晶体，以及生物物理等，现在的研究方向是介观体系和纳米结构中的量子输运问题。

关键词： 傅立叶定律   宏观物体   准一维系统   热传导性  

摘要： 傅立叶定律描述了宏观物体的热传导规律，低维系统热传递的研究是理解微观材料性质的基础。傅立叶定律是否主宰低维系统中的热传导性质?围绕这个问题，我们做了一系列的研究，推广了量子Ford-Kac-Mazur（FKM）公式处理一维Fermi-Pasta-Ulam（FPU）非谐振链的热传导特性。探讨了耦合系数、非线性、尺寸效应和质量无序效应对热传导的影响。采用四阶龙格-库塔算法模拟了具有Frenkel-Kontorova（FK）在位势的一维FPU链的热传导特性。结论是一维FPU非谐振链以及FPU-FK链的热传导不满足傅立叶定律。本文的创新点和主要结论如下：\n 1. 推广量子FKM公式处理一维FPU非谐振链的热传导特性。\n 一维链与热源的耦合强度对中心链声子的传输有较大的影响。一维链与热源的耦合越强，声子谱越连续，声子越容易穿越中心链，更多的声子模参与热流的传导；当耦合越弱，热源与一维链边界的声子模局域化，声子谱不连续。一维链与Landauer 热源连接时，热流与系统尺寸的指数关系近似为。而在Langevin 热源情况下，当N<10时，热流随着系统尺寸的增加而呈线性增加的趋势。当N>10时，热流则随着系统尺寸的增加而减小。我们的计算结果表明在非谐振链中热流与系统尺寸有关，并且非谐振作用导致局部声子的局域化，并最终对热流能量产生散射作用。1/2 1/J N ∝一维链粒子的局域温度分布在不同系统尺寸下呈现“奇偶效应”。当满足两个条件，即系统尺寸为偶数以及两端热源温度相同，这时一维链的中心部分出现局域动能的稳定平台；在奇数粒子系统中不存在这种稳定平台。根据奇偶效应，当系统尺寸为偶数并且左右两个热源温度相同时，一维链的中心粒子的局域动能可以用来描述链的局域温度。随着系统尺寸奇偶性的变化，质量无序链中的局域动能分布有较大的不同。这种无序链的条件下，因系统尺寸奇偶性不一样导致的粒子的局域动能具有较大差别的现象，可以称为无序链的“奇偶效应”。当系统尺寸是偶数的时候，粒子的局域动能的涨落较小，但其分布受无序效应的影响很大，呈现无序分布，特别是一维链的中心不再有稳定平台。当系统尺寸是奇数的时候，粒子的局域动能的涨落较大，但其分布情况很规则，受无序效应影响比较小。\n 2. 采用四阶龙格-库塔算法模拟了一维FPU-FK 链的热传导特性。\n 我们构造的一维FPU-FK 链同时考虑了最近邻粒子间的相互作用以及外加周期势场对系统热传导的影响，并与Nosé-Hoover（NH）热源相连。研究发现在一维FPU-FK 链中，热传导达到了很好的局域平衡状态，晶格内部粒子间的温度梯度均匀。\n 由于构成热源与一维链的材料不同，一维链边界附近的局域动能出现了较大的跳跃。热导率随系统尺寸的关系为JN Nακ∝∝，其中α=0.44±0.01。

关键词： 量子波导   自旋极化输运   自旋轨道耦合  

摘要： 理论上研究了含stubs的Rashba自旋轨道耦合(spin-orbit coupling,SOC)量子波导系统的自旋极化输运性质.利用晶格格林函数方法,发现由于stubs和SOC产生的势阱使系统中出现束缚态,这些束缚态与传播态之间相互干涉导致电导中出现Fano共振结构,同时在对应的自旋极化率中也出现Fano共振或反共振结构.此外,由于系统结构的突变使电子被反向散射和量子干涉效应,电导中出现一系列的共振峰.但是,当系统加上外磁场后,所有这些效应都被抑制,系统重新出现量子化电导,同时自旋电导也出现台阶结构.其物理根源是因为磁场相当于增加了一个横向限制势而使子带间的干涉效应变弱.

关键词： 串联双量子点   量子输运   自洽玻恩近似   输运电流  

摘要： 结合自洽玻恩近似,用量子输运主方程理论研究了串联双量子点在任意电压下的输运问题.结果表明,对于无多体相互作用情况,用修正后的主方程理论计算得到的稳态电流-电压特性关系,与用波函数方法获得的结果符合得很好,但单粒子波函数方法不便描述有多体相互作用的量子输运问题,说明自洽玻恩近似下的主方程理论是一个有效的理论方法.给出有库仑阻塞情况下的电流电压关系,得到通常情况下量子主方程不能得到的库仑台阶的量子展宽效应.

关键词： 量子点标记   生物医学   活细胞   荧光纳米材料   高度重视   荧光性质   半导体   化学合成   应用   研究新进展  

摘要： 近十余年来,一类新型的半导体荧光纳米材料-量子点,由于其特异的荧光性质,引起高度重视。