半導體量子點的光譜和光學性質研究.pdf

1、本文對多種半導體量子點的光譜和光學性質進行了研究和討論，主要的工作包括以下幾個方面： 1.利用顯微熒光光譜，研究了InAs/GaAs量子點的態(tài)填充光譜隨激發(fā)光功率密度和溫度變化的函數(shù)關系。我們在實驗中除了觀察到文獻已報道的S、P、D等類原子殼層對應的發(fā)光譜帶外，首次觀察到在S態(tài)和P態(tài)之間形成新的P'態(tài)，在P態(tài)和D態(tài)之間則出現(xiàn)新的D'能態(tài)，以及S態(tài)低能側以下45meV出現(xiàn)的S'態(tài)。這些依賴于激發(fā)強度和溫度的中間能態(tài)的出現(xiàn)，是量子點

2、多激子體系中激子之間復雜而強烈的交換相互作用和雜化耦合的直接實驗證據(jù)。 2.利用顯微熒光光譜，研究了外延生長在In0.35Ga0.65As二維調制層模板上的InAs量子點。AFM研究顯示，這樣的模板是由許多緊密相連的小包組成。同時，變激發(fā)強度條件下的顯微熒光光譜研究表明，In0.35Ga0.65As模板不但可以增強入射激發(fā)光的吸收效率從而產(chǎn)生大量光生激子，而且這些光生激子會很快的有效的從In0.35Ga0.65As模板轉移到In

3、As量子點中，從而使量子點的光子發(fā)射得到增強。因此In0.35Ga0.65As模板對提高量子點熒光特性發(fā)揮了重要作用。 3.在變溫條件下，對CdSe/ZnSe超薄層中的兩類量子島(點)的熒光光譜研究揭示：在低溫時，這兩類島之間的激子轉移主要是通過隧穿過程：而隨著溫度的升高，局域激子的熱跳躍逐漸取代隧穿過程成為激子轉移的主導機制。4.2K時的顯微熒光光譜表明，當CdSe淀積厚度由1.8ML增加到2.3ML時，Zn1-xCdxSe量

4、子島的激子熒光峰有166meV的較大紅移，這是量子島尺寸改變引起的量子限制勢能變化所不能完全解釋的。顯微近共振拉曼散射研究表明存在另外兩種引起量子島熒光峰較大紅移的機制：隨著CdSe淀積厚度的增加，一方面是因為具有更低能態(tài)的大島密度的增加，并逐漸取代小島而主導Zn1-xCdxSe量子島的熒光性質；另一方面是由于CdSe/ZnSe量子結構中的兩類量子島的Cd組分濃度的增加，從而引起量子島熒光蜂的較大紅移。 4.以MBE制備的CdS

5、e/ZnSe半導體量子點為母體，制備了單個CdSe量子點樣品。利用納米多維光譜實驗系統(tǒng)，在低溫下實現(xiàn)對單個半導體量子點中激子光輻射的光譜測量。另外，通過調節(jié)激發(fā)光強度實現(xiàn)了單個CdSe量子點中激子能態(tài)的類原子殼層結構。與此同時，觀察到基態(tài)和多個激發(fā)態(tài)的精細結構，發(fā)現(xiàn)了帶電激子、多激子等準粒子的存在，并觀察到了因激子之間因交換關聯(lián)相互作用導致的能級分裂。這些對單個量子點光譜的初步研究結果，對深入理解量子點中復雜的相互作用及其可能的器件應用