半导体纳米晶体量子受限效应

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1、摘要本文用一步退火和两步退火方法在玻璃基体中生长了一系列不同尺寸的CdS0lSeo9半导体纳米晶体。对制备的纳晶样品作了室温吸收光谱和电调制吸收光谱的测量，以此研究了纳晶的电子结构及光学性质。研究表明，两步退火法增加了纳晶数目，纳品的尺寸分斫j也比一步法制各的纳晶略有提高二纳晶的尺寸可通过退火时问来控制。纳晶吸收谱及二次微分谱的测量结果表明，纳晶在室温出现了三个激子吸收峰，第一激子吸收峰随纳晶半径减小而增强，同时清楚地观察到纳品受限导致的光谱蓝移。用有效质量近似模型(EMA)计算了半导体纳米晶体的吸

2、收边相列体材料的移动，并将理论结果和实验结果进行了比较，两者相符较好。对纳晶电调制吸收光谱的测试，纳晶表现出很好的共振和非共振三阶光学非线性性能及量子尺寸效应。关键词：半导体纳米晶体电调制光谱吸收光谱量了尺寸效应QuantumConfinementEffectsofSemkonductorNanocrystalsCdSⅡ1Se∞inGlassAbstractAseriesofCdSo1Seo9semiconductornanocrystalsembeddedinsiJicateglasswithdi

3、fferentsizeshavebeenfabricatedbyone—stepandtwo—stepannealingmethodsTheelectronicstateandopticalpropertiesofthesenanocrystalsalsohavebeenstudiedthroughroom—temperatureabsorptionspectraandelectroabsorptionspectraIthasshownthattwo—stepprocedurecouldincrea

4、sethenumberofnanocwstals，butimprovethesizedistributiononlyinaminorwayThesizeofnanocrystalswascontrolledbyheatingtimeFromabsorptionspectraandthesecond—orderdem，ativespectra，threeabsorptionspeaksofexcitonswereclearlyresolxedAtthesametime，thefirstexcitona

5、bsorptionpeakgotstrongerwithdecreasingOallOCI)．’stalssizeBlueshiftsduetoquantumconfinementwereobservedobviousl3Theshiftsofabsorptionedgeofnanocrystslscomparedwiththatofbulkhavebeencalculatedbvmeansofeffect—massapproximationmodelThecalculationandexperim

6、entalresultslookedalmostsameCdSo1Seo9nanocD'stalsexhibitedtheexcellentresonantandnon—resonantthird-orderopticalnonlineartiesfromelectroabsorDtionspectrasizeeffectwasalsoobservedKe)哪ords：semiconductornanocrystals，electromodulationspectrum，absorptionspec

7、trum．quantumconfinementeffect第一章绪论80年代兴起的半导体纳米晶体，也称量子点，是指尺度在1～100rim的半导体颗粒。它是一个准零维体系，其尺寸介于半导体分子和半导体体材料之间。由于晶粒很小，电子空穴被量子受限，导致半导体体材料的连续能带变成具有分子特性的分立能级结构，出现了新的跃迁规律，因而表现出许多与半导体体材料性质不同的特性，如量子尺寸效应、表面效应和介电效应等[1—3]。近年来，半导体纳米晶体的研究引起国内外研究者的广泛兴趣，其研究内容涉及固体物理、化学、分子

8、物理、材料科学等多学科，已成为一门新兴的交叉学科，具有广阔的应用前景。§1。1半导体纳米晶体的研究现状和进展早在60年代，半导体掺杂的玻璃就作为截止滤波片使用，但当时并未对它们的物理性质进行系统研究。随后，半导体量子阱和量子线结构的出现，促进了半导体纳米晶体的尺寸依靠的光学性质的研究『4】。1982年，前苏联的Efros和美国的Rossetti等人首先提出了半导体量子限域的概念，并指出纳米晶体的尺寸依靠的光学性质是由于量子受限效应造成。随后Ekimov用实验证实了量子