基于mie散射理论纳米材料光学特性的研究

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1、内容摘要摘要纳米材料以其独特的光学和电学性质引起了人们的广泛关注，对其的研究也成为了目前半导体物理的研究热点。本文集中研究了半导体纳米棒和量子点结构的光学性质，通过计算材料的吸收系数和散射系数得到了材料的消减系数，分析了其中主要的光学参数的影响。本文取得的主要研究成果如下：1．以经典散射理论、米氏散射理论以及Gans对米氏散射理论的扩展为基础，研究了Au、Ti02以及InA$纳米棒的复合折射率，对其吸收谱与纵横比和外部介质介电常数的关系进行了模拟计算，发现了纵横比和外部介质介电常数对纳米棒的量子效应影

2、响。另外，还考虑了Au纳米棒生长中的尺寸正态分布，发现尺寸正态分布对消减系数曲线强度和半高宽的影响。2．通过理论推导得到核壳结构量子点吸收截面和散射截面表达式，从而得到吸收系数、散射系数以及消减系数，理论模拟了不同尺寸CdS／ZnS核壳量子点在玻璃介质包裹下的发光特性，并就其中规律进行了分析。3．利用AFM对In(Ga)As／GaAs量子点的形貌特点进行了研究，另外通过其PL谱对量子点的光学特性进行了研究，分析了生长温度对双模量子点的影响，发现当生长温度(480℃)较低时，形成量子点双模分布的主要原因

3、是量子点的合并，而在高的生长温度(535℃)下，Ill偏析和解析程度的不同是导致不同尺寸分布的主要因素。另外，对于隧穿注入量子点体系建立了速率方程，从而研究了其载流子动力学过程，考虑了不同隧穿几率量子点PL谱随激发能量的关系。通过研究发现，共振隧穿结构会对量子点尺寸色散导致的激光展宽具有一定的抑制作用。建立了供体．受体量子点体系的速率方程，模拟了适用于不同情形下(I，RRT，CT’双指数)的受激供体、受体粒子与时间的关系，进而得到发光强度与时间的关系，另外考虑了受体单位体积粒子数对体系发光的影响。关键

4、词：纳米棒，核壳量子点，消减系数，能量共振转移AbstractLow—dimensionalsemiconductorwhichdisplayawiderangeofinterestinganduniqueusefulopticalandelectronicalpropertieshavebeenstudiedbypeoplewidely．Researchesaboutthismaterialbecomeoneofthefrontiersofsemiconductorphysics．Inthisdis

5、sertationwefocusonopticalpropertiesofsemiconductornanorodsandquantumdotsandcalculatetheirextinctioncoefficientbytheabsorptioncoefficientandscatteringcoefficient,andthen,weanalyzethemainparameterswhichplayanimportantrole．111emainresultsofthisdissertation

6、areasfollow：1．WestudiedthecomplexrefractiveindexofAu’Ti02andIIIAsnanorodbyusingclassicscatteringtheory,MietheoryandGans’formula．Afterthatwesimulatedtherelationshipbetweenabsorptionspectrumandaspectratioandenvironmentdielectricconstant．Wefoundt11ataspect

7、ratioandenvironmentdielectricconstantmayaffectnanorods’quantumeffect．Besides，weconsideredtheeffectofaspectratiodistributionofAunanorod，andfoundthatthisdistributionmayaffectFHWMofextinctionintensity．2．Throughtheoreticalderivation,wefoundformulasforabsorp

8、tionCI"OSSsectionandscatteringcrosssectionofcore／shellquantumdotsystem,andthenformulasforabsorptioncoefficient,scatteringcoefficientandextinctioncoefficient．After曲a毛wesimulatedtheopticalpropertiesofCdS／ZnS／glassquantumdotwithdiff