关键词： 锂离子电池   电池正极   电极过程   量子化学  

摘要： 本文对锂离子电池正极材料的量子化学与电化学行为进行了研究。文章应用Gaussian03W软件，选取8LiFePO<,4>共56个原子和8FePO<,4>共48个原子的模型计算。选择了密度泛函(B3LYP)方法和4-31G/6-31G<\'*>基组组合，计算结果能较好的解释一些实验现象。通过计算得到了体系的总能量、净电荷分布、原子重叠布居数，平均嵌入电压和态密度。结果表明：FePO<,4>中嵌入锂后能量降低了，体系稳定性提高；锂在嵌入材料后是部分失去电子，以离子状态存在于体系中；锂氧原子间作用力最弱，离子性更强，有利于Li离子在晶格中的自由移动，但磷氧原子间作用力很强，共价键最强，强的P-O共价键会使Li离子的嵌入脱出运动受到影响；根据脱/嵌锂模型的能量变化，计算出的锂离子电池Li\\LiFePO<,4>的平均电压为3.2V，与文献实验值3.

关键词： 离子注入   InAs/GaAs量子点   光致发光   团簇  

摘要： 用高能离子注入(160keV)的方法对InAs/GaAs量子点结构进行掺杂,研究了不同退火工艺处理后量子点的光致发光和电学性能.相对于长时间退火,快速退火处理后的量子点发光通常较强.在相同的退火条件下,量子点发光峰位随着Mn注入剂量的增加,先是往高能量端快速移动,而后发光峰又往低能方向移动.后者可能是由于Mn原子进入InAs量子点,释放了InAs量子点中的应变所致.对于高注入剂量样品和长时间退火样品,变温电阻曲线在40K附近会出现反常行为.

关键词： 量子阱宽   二维电子气   Shubnikov-de   Haas振荡   高电子迁移率晶体管  

摘要： 用Shubnikov-de Haas(SdH)振荡效应,研究了在1.4K下不同量子阱宽度(10-35nm)的InP基高电子迁移率晶体管材料的二维电子气特性.通过对纵向电阻SdH振荡的快速傅里叶变换分析,得到不同阱宽时量子阱中二维电子气各子带电子浓度和量子迁移率.研究发现,在Si掺杂浓度一定时,阱宽的改变对于量子阱中总的载流子浓度改变不大,但是随着阱宽的增加,阱中的电子从占据一个子带到占据两个子带,且第二子带上的载流子迁移率远大于第一子带迁移率.当量子阱宽度为20nm时,处在第二子能级上的电子数与处在第一子能级上的电子数之比达到了最大值0.24.此时有最多的电子位于迁移率高的第二子能级,材料的迁移率也最大.此结果对于优化器件的设计有重要意义.

关键词： 半导体材料   量子点材料   霍尔曲线  

摘要： 本文对调制掺杂GaAs/AlGaAs 2DEG和InAs量子点材料的制备及特性进行了研究。主要内容如下：\n 1、通过对MD-GaAs/AlGaAs 2DEG结构设计和生长工艺优化，获得了77K电子迁移率(μ<,77K>)高达1.86×10<\'5>m<\'2>/Vs的2DEG材料，并对其电学输运性质进行了深入、系统的研究。\n 2、利用实验测得的电子迁移率数据，计算得到了2DEG的电子输运散射时间为τ<,t>=42.3ps；利用SdH振荡曲线及其快速傅立叶变换得到了样品的Dingle图，由此得到样品的量子散射时间τ<,q>=0.64ps。分析讨论了影响MD-GaAs/AlGaAs2DEG材料输运散射时间和量子散射时间的散射机制。\n 3、研究了MD-GaAs/AIGaAs 2DEG的持久光电导效应(PPC)及其子带电子分布特性。\n 4、通过SdH曲线及其快速傅立叶变换(FFT)，研究了2DEG系统在光照前后的子带电子分布特性。\n 5、研究了多层耦合量子点的特性，有效地解决了由于各层成点时间不同而导致的量子点的双模分布的问题。

关键词： 普适电导涨落   库仑阻塞   近藤效应   量子点  

摘要： 介绍了低维量子系统电子输运中的普适电导涨落、库仑阻塞、近藤效应和有待解决的问题,以期对想进入该领域的相关人员提供参考。

关键词： 长余辉材料   发光材料   显示材料   铝酸盐   激发谱  

摘要： 本论文由两部分组成。第一部分，也是论文的主要部分，研究了Pr<\'3+>，Mn<\'2+>共激活的几种铝酸盐和硼酸盐材料中的量子剪裁现象，着重讨论了LaMgB<,5>O<,10>:Pr<\'3+>，Mn<\'2+>中Pr<\'3+>→Mn<\'2+>能量传递过程。第二部分，研究了长余辉材料Sr<,2>MgSi<,2>O<,7>：Eu<\'2+>及Sr<,2>MgSi<,2>O<,7>：Eu<\'2+>，Dy<\'3+>的发光及余辉性能，重点讨论了Eu<\'2+>，Dy<\'3+>在Sr<,2>MgSi<,2>O7：Eu<\'2+>，Dy<\'3+>长余辉发光过程中的作用。\n 在第一部分中，首先回顾了可见光量子剪裁研究的现状及存在的问题，指出目前量子效率较高的材料如：LiGdF<,4>：Eu<\'3+>、LiGdF<,4>：Er<\'3+>、Tb<\'3+>等，都采用了氟化物作为基质材料，从而限制了它们的应用前景。为此，我们将研究氧化物量子剪裁材料，并选用“Pr<\'3+>，Mn<\'2+>对作为激活离子。\n 第三章研究了Pr<\'3+>激活的SrA<,12>O<,19>，SrB<,4>O<,7>，LaB<,3>O<,6>及LaMgB<,5>O<,10>材料的低温光谱性质。从发射谱上看，在这四种材料中都存在量子剪裁现象(光子级联发射)。从激发谱上看在这四种材料中Pr<\'3+>能够直接有效的吸收VUV光子的能量，而不需要来自基质的能量传递。另外在SrA<,12>O<,19>：Pr<\'3+>，LaB<,3>O<,6>：Pr<\'3+>及LaMgB<,5>O<,10>：Pr<\'3+>的激发谱上观测到了Pr<\'3+>宇称禁戒的<\'3>H<,4>→<\'1>S<,0>跃迁，从而确定了在这三种材料中Pr<\'3+>-<\'1>So能级分别位于最低的4f5d能级下2052 cm<\'-1>，1815 cm<\'-1>和1348 Cm<\'-1>。 \n 随后，研究了Mn<\'2+>激活的SrAl<,12>O<,19>，SrB<,4>O<,7>，LaB<,3>O<,6>以及LaMgB<,5>O<,10>的光谱性质。在LaB<,3>O<,6>中，由于Mn<\'2+>难以取代La<\'3+>或B<\'3+>的格位，所以在LaB<,3>O<,6>：Mn<\'2+>中没有观测到Mn<\'2+>的发光。而另外三种材料都有来自Mn<\'2+>的绿光或红光发射。在SrAl<,12>O<,19>和SrB<,4>O<,7>中，由于Mn<\'2+>取代的是半径较大的阳离子Sr<\'2+>从而处在较弱的晶场中，所以在这两个材料中Mn<\'2+>的发光为波长较短的绿光(515nm左右)。而在LaMgB<,5>O<,10>中，Mn<\'2+>取代的是半径较小的Mg<\'2+>从而处在较强的晶场中，导致Mn<\'2+>的发光为615nm红光。测量了SrAl<,12>O<,19>：Mn<\'2+>，SrB<,4>O<,7>：Mn<\'2+>以及LaMgB<,5>O<,10>：Mn<\'2+>VUV-VIS区的激发光谱，指出在300-550nm范围内一些分立的激发峰来自Mn<\'2+>-3d<\'5>→3d<\'5>跃迁，而VuV区的两个激发带

关键词： MHE-PPV   PbS   量子点   复合材料  

摘要： 制备出粒径在3～8nm之间的宽吸收带聚合物MEH-PPV／PbS量子点复合材料。该材料在400～1100nm波长区域内表现出强吸收，能覆盖太阳光谱的大部分。准原位吸收光谱分析表明，MEH-PPV的加入不是获得宽吸收带纳米颗粒的主要因素。

关键词： 量子线   电磁波   自旋极化输运   散射矩阵  

摘要： 理论上研究Rashba自旋-轨道相互作(SOI)量子线在外电磁波辐照下的电子自旋极化输运性质.在自由电子模型下利用散射矩阵方法,发现当RashbaSOI较弱时,自旋极化率与外电磁场频率和电子入射能量无关,而当RashbaSOI较强时,自旋极化率则强烈依赖于外场频率和电子入射能量,其物理根源是RashbaSOI使子带混合引起的.此外,当电子的入射能量增加到打开另一通道阈值时,电子的透射率出现一个反常的台阶结构,这来源于电子与光子的非弹性散射而使电子在子带间的跃迁.

关键词： 介观物理   量子相干   电子关联   量子输运   低维电子系统  

摘要： 低维和介观物理系统的研究是当前凝聚态理论的一个重要方向.文章将从回顾介观物理中的几个基本概念开始,就近年来在量子点、二维电子气和介观物理系统中的电子关联效应等几个方面的研究,简略地介绍介观物理的新发展和机遇.

关键词： 光电功能材料   介电函数   压电调制光谱   光调制光谱   量子态   应变量子阱   合金薄膜  

摘要： 半导体低维量子结构和稀土掺杂锰氧化物是目前国际上研究最热门的两类光电功能材料。本文在建立基于应力调制的压电调制光谱的基础上，对几种半导体量子结构的量子态和异质结进行了光学性质和能带结构的研究。此外，开展了稀土掺杂锰氧化物p-n异质结光电特性的研究。在这两个方面研究中都取得了一些成果，主要可以概括为以下几个方面：\n 1.压电调制光谱的建立：针对半导体量子结构和异质结中普遍存在材料间晶格失配导致的应变现象，为了更好研究这种应变体系下的光学特征，建立了基于应力调制的压电调制光谱，并对其中量子态的光学性质和异质结的能带结构进行了广泛的研究。实验结果表明压电调制光谱具有其他调制光谱的所缺少的特性，主要表现在①不需要在样品上制备电极，无需放置在电解液中测量；②不会引入调制激光产生的强烈荧光背景，不需要使用截止滤光片，理论上可以测量任何波段的光学跃迁结构；③对半导体材料无过多物理参数上的限制，可以测量半导体以外的晶体材料的光学性质；④是一种具有选择性调制的技术，对不同类型的量子态的调制幅度是不相同的；⑤光谱线性为介电函数的一阶微商谱，具有良好的线性分离特性。\n 2.半导体量子态的光学性质研究：①通过压电调制光谱和光调制的对比，发现应变InGaAs/GaAs单量子阱的轻、重空穴的跃迁峰强度在两种光谱中具有显著的差异，简单的计算表明这种现象起源于压电调制的选择性调制。另外还发现在压电调制光谱中的所有激子态跃迁峰强度高于光调制谱中的对应峰强度。这主要可以归因于压电陶瓷的应力调制使激子态产生的能带偏移量较大造成的，基于一维有效质量近似模型的计算支持上述的结论。②首先开展了自组织InAs量子点的压电调制光谱研究。在3个生长在量子阱中的InAs/InGaAs量子点的压电调制光谱中清晰的观察到了来自量子点基态和激发态的光学跃迁，量子点跃迁峰表现出比电场调制谱更好的光谱线形。通过调节生长参数和InGaAs/GaAs阱结构，获得了基态在1.3μm发光的InAs/InGaAs量子点的生长工艺，且该样品具有较大的量子点尺寸。我们将量子点尺寸的变化主要归因于过生长过程中InGaAs层的部分In原子迁移并堆积在已生成的量子点上，增大了量子点的尺寸。\n 3.新型GaNAs合金薄膜的能带结构研究：利用分子束外延法生长了5个不同N掺杂的GaNAs合金薄膜，埘这些样品进行了较为全面的调制光谱研究。首次在调制光谱中观察到来自GaNAs薄膜由于N掺杂导致L6导带4度简并态分裂态的跃迁结构，并为近年来在GaNAs中观察到的三个起源于L导带的新结构提供了室温下的体式证。\n 4.锰氧化物p-n结中的量子干涉效应：制作了La0.38Pr0.29Ca0.33MnO3-δ/SrNbTiO3 p-n异质结，对薄膜和衬底材料分别进行了电阻-温度曲线的测量以及载流子浓度的测量。在磁场下的电流-电压实验中发现了结电阻的异常磁电阻效应：在低温下为正磁阻，在高温下为负磁阻。形成这一现象主要的机制是量子干涉效应导致的正磁电阻和磁场抑制白旋无序导致的负磁电阻之间的相互竞争，这两种因素在高、低温下各占主导地位，量子干涉效应的强弱决定了正磁电阻的强弱。随着温度的升高，观察到产生最大正磁电阻的偏压值向高温方向偏移，而且在同等磁场强度下正磁电阻最大值幅度降低。主要从改变偏置电压的角度阐述了对载流子浓度的调制方式，实现了对量子干涉效应强度的调控。在标度理论的框架下，温度的升高导致了具有同相位的载流子浓度降低，以及载流子相关长度的收缩，导致了量子干涉效应的强度减小，从而需要施加更大的偏压来实现最大正磁电阻。