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1、洛阳师范学院学报2007年第2期·41·半导体量子点的电子结构与其吸收峰波长的移动王景雪,张超,汤正新,陈庆东(河南科技大学理学院,河南洛阳471003)摘要:半导体量子点一直是材料物理研究的热点,澄清其光吸收的物理机制至关重要。本文从半导体量子点的奇异电子特性和紫外可见吸收光谱原理出发探讨了影响其吸收峰位变化的原因以及凝聚态理论在该方面的研究进展,期望它们在今后的试验工作中能提供定性或定量的理论指导。关键词:半导体量子点;紫外-可见吸收谱;红移;蓝移中图分类号:O433.5+1,文献标识码:A文章编号:1009-4790(2007)02-0041-04收稿日期:2006-09-29基金
2、项目:河南科技大学青年基金(2004QN037&2001QN13)作者简介:王景雪(1979-),女,河南淅川人,硕士,讲师。理论和实验对诸如ZnO,TiO2,SnO2,CdS,其中d为纳米晶直径,δ为电子离散能级大小,νCdSe,CuCl等半导体纳米晶的研究工作引起了为泊松常数。显然,在d比较小的情况下,Pn(d)人们的广泛关注。纳米晶由于在三维尺度上都在随d的减小而减小。其次,纳米晶是电中性的,纳米量级上而可视为量子点,成为低维量子系统Kubo理论认为从一个纳米微粒取走或放入一个研究的一个独立分支,其突出的特点是具有许多电子都十分困难,即2奇异的物化性能,比如量子尺寸效应,表面效ek
3、BT<4、其中EF为费米能级,n为电子密度,由上式发挥指导作用。可见d必须足够小。根据量子力学中的Heisen21半导体量子点的奇异电子特性berg测不准原理,如果一个电子的位置被限制得越精确,其动量分布就越宽。受限于小尺寸纳米由于半导体纳米晶的尺寸小,其尺寸与电子晶中的电子,只要它的能量不足克服边界势垒,的德布罗意波长,超导相干波长或激子玻尔半径则可以用“盒子中的粒子”模型处理。由于纳米晶相比拟,电子被局限在一个体积十分小的空间中数目有限的价电子在三维尺度上均失去了自由内。首先,Kubo理论中将纳米微粒视为准粒子,运动的可能,必然出现能级分裂现象,而且电子其靠近费米面附近的电子能假设为受尺寸限制
5、的的相干性也会增强。电子分离能级的间隔很小,简并电子气,其电子能级不连续,服从泊松分布[1]:一般在很低的温度下(相当于绝对温度0.1到11dnd度)才能观测到这一量子限域效应。比如著名的Pn(d)=()exp(-)n!σδν库伦阻塞效应,在距离很近的正负电极之间放一·42·洛阳师范学院学报2007年第2期50nm的纳米粒子,纳米粒子与电极的距离也在子吸收光谱的基本吸收和吸收峰位置的变化,反几十纳米。当正负电极加以适当的电压时,会有过来,其基本吸收和吸收峰位置的变化也同样反电子从负极隧穿到纳米粒子上。但是当粒子获得映出材料分子结构的变化。分子吸收光谱根据吸一个电子后,它的静电库伦作用阻止
6、了下一个电收电磁波范围分为紫外-可见吸收光谱和红外吸子从负极到达粒子,只有在粒子上的多余电子隧收光谱,这二者吸收机制一样,只是吸收的光子穿到正极后,下一个电子才能到达。再比如纳米的频率或能量不同。在本文中我们重在材料的电粒子的发光蓝移现象,在直接带隙半导体GaAs子结构,所以下面详细说明紫外-可见光谱。紫或CdS的量子点阵列中分别观察到蓝-绿激光外-可见吸收光谱是分子吸收了紫外辐射后,由和红外激光,激光的波长受到粒子尺寸的影响,于分子最外层电子能级之间的跃迁产生的(吸收被称作为可调谐激光器;而在间接带隙半导体如的能量等于两跃迁能级之差)。分子在紫外-可Si、Ge中,有可能通过量子限域效应
7、和平移对称见区的吸收与电子结构紧密相关,所以紫外-可[2]的破坏而转变为直接带隙的半导体。半导体纳见吸收光谱又称为电子能谱。由于化合物结构发米晶的另一个重要电子结构特点是表面效应,即生变化(共轭,引入助色团取代基)或采用不同溶随着尺寸的减小,表面原子数急剧增加,同时比剂后,电子能级发生变化导致紫外-可见吸收光表面积(表面积/体积)大大增加。表面原子数的谱发生变化。谱线蓝移,表现出来的是电子能级增加、原子配位不足、悬空键的增多和高的表
