量子点与纳米机械振子耦合系统中的相干光学特性研究(2)_毕业论文

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量子点与纳米机械振子耦合系统中的相干光学特性研究(2)

1。1。2 量子点的分类

量子点有许多几何形状,比如箱形、球形、四面体、柱形、立方、盘形等,还有外场(电场和磁场)诱导量子点;根据电子与空穴的量子封闭作用,量子点有1型量子点和2型量子点;根据材料构成,量子点又有元素半导体量子点,化合物半导体量子点和异质结量子点。此外,原子和分子团簇、超细微颗粒和多孔硅也属于量子点范畴。

1。1。3 量子点的主要性质

(1)表面效应

当材料达到纳米级时,量子点会引起表面效应。它是指即使量子点粒径在不断减小,而大部分的原子还是位于表面,此时的比表面积随粒径减小而不断增大。由于纳米比表面积的颗粒比较大,导致原子数多集中在表面,这就会造成表面原子的配位缺少,同时不饱和键增多[5],因此这些表面原子拥有着很高的活性,和其它原子结合较为容易。纳米粒子由于这种表面效应,便具有高活性和高表面能,我们可以将它作为氧化还原反应的中心,纳米粒子若有金属性质,它的表面容易被氧化,这使得量子点在催化领域显示出非常重要的前景。

(2)量子尺寸效应

由于纳米半导体材料的带宽比较大,所以它受量子尺寸效应的影响更大,晶体体积越小,那么比表面积越大,表面的束缚能就会越高,就会越高的吸收光能,即存在着量子尺寸效应,使它的吸收带逐渐蓝移,对应的荧光发射峰也随之蓝移。

(3)介电限域效应

随着粒径的减小,比表面积增大,表面状态会影响颗粒的性质。考虑到库伦相互作用和量子点表面上修饰材料的节点常数不同,与裸露的半导体量子点对比,它们的光学性质也发生了很大变化,这就称之为介电限域效应。当能量发生变化,介电限域效应影响会大于尺寸效应,此时量子点的能级差会变小,则在它吸收光谱上就会表现为明显红移现象。

(4)量子隧道效应

传统的元器件材料,它的物理尺寸要比电子的自由程大许多,我们所观测到的是群电子的输运行为。如果要将微电子器件再一次的微小化,一定要重视量子隧道效应。由于电子在纳米尺度空间具有着明显的波动性,人们便认为微电子技术发展的最大限度是100nm。当电子在纳米尺度空间里运动时,它的物理线度和电子自由程相当,电子或者空穴在输运中将会出现电子的波动性,即出现量子隧道效应。如果要制造量子器件,我们通常就需要对电子的量子效应加以利用,同时需要一个纳米导电区域,直径在几个微米到几十微米之间。电子被封在纳米导电区域中,在纳米空间中,它显现出的波动性就会产生量子限域效应。由于在纳米导电区域间出现了薄的量子垫垒,当低电压时,电子运动仅限定在纳米尺度范围内,要想电子越过纳米势垒,就要升高电压,这将会形成费米电子海,这样系统便具有导电性,电子从一个量子阱穿过量子垫垒,然后进到另一个量子阱中时,量子隧道效应就会发生。论文网

(5)库仑阻塞效应

在一个量子点与其所有相关电极的电容之和足够小时,若量子点进入了一个电子,电子热运动能力会比系统增加的静电能小很多,这种静电能会阻止随后的二次电子进入同一量子点,发生库仑阻塞效应。

1。1。4 量子点的制备

当前制备量子点有许多方法,最常用的是化学方法。化学方法中最主要的又是金属有机化学法和水相合成法。

(1) 金属有机合成法

金属有机物如果在无水无氧的条件中,用他在有机溶剂环境中生长出纳米晶粒,即将反应前地物体注入到高沸点的表面活性剂里,用它的反应温度来控制微粒的成核和生长过程。 (责任编辑:qin)