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《半導體納米材料的的光學性能.docx》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、半導體納米材料的的光學性能隨著大規(guī)模集成的微電子和光電子技術的發(fā)展,功能元器件越來越微細,人們有必要考察物質(zhì)的維度下降會帶來什么新的現(xiàn)象,這些新的現(xiàn)象能提供哪些新的應用。八十年代起,低維材料已成為倍受人們重視的研究領域。當半導體材料從體塊減小到一定臨界尺寸以后,其載流子(電子,空穴)的運動將受限,導致動能的增加,原來連續(xù)的能帶結構變成準分立的類分子能級,并且由于動能的增加使得能隙增大,光吸收帶邊向短波方向移動(即吸收藍移),尺寸越小,移動越大。由于量子尺寸效應導致能隙增大,半導體納米材料的吸收光譜向高能方向移動,即吸收藍移。同時,由于電子和空穴的運動受限,他們之
2、間的波函數(shù)重疊增大,激子態(tài)振子強度增大,導致激子吸收增強,因此很容易觀察到激子吸收峰,導致吸收光譜結構化.通常通過吸收光譜來研究半導體納米微粒的量子尺寸效應和激子能級結構,近年來,研究較多的有[14～20]:Ⅲ-Ⅴ族半導體GaAs、InSb和GaP;Ⅱ-Ⅵ族半導體ZnS、CdS、CdSe和CdTe;Ⅰ-Ⅶ族半導體Cu-Cl、CuBr和CuI;PbS、PbI和間接帶隙半導體材料Ag-Br;過渡金屬氧化物Fe2O3、Cu2O、ZnO和非過渡金屬氧化物SnO2、In2O3、Bi2O3等。余保龍等人[21]研究發(fā)現(xiàn),SnO2納米微粒用表面活性劑分子包覆時,由于表面的介電
3、限域效應其吸收帶邊發(fā)生紅移,而且隨著表面包覆物與SnO2的介電常數(shù)差值增大和包覆物的濃度增大,其紅移量增大。半導體納米微粒受光激發(fā)后產(chǎn)生電子-空穴對(即激子),電子與空穴復合的途徑有 (1)電子和空穴直接復合,產(chǎn)生激子態(tài)發(fā)光。由于量子尺寸效應的作用,發(fā)射波長隨著微粒尺寸的減小向高能方向移動(藍移)?！?2)通過表面缺陷態(tài)間接復合發(fā)光[9,22]。在納米微粒的表面存在著許多懸掛鍵、吸附類等,從而形成許多表面缺陷態(tài)。微粒受光激發(fā)后,光生載流子以極快的速度受限于表面缺陷態(tài),產(chǎn)生表面態(tài)發(fā)光。微粒表面越完好,表面對載流子的陷獲能力越弱,表面態(tài)發(fā)光就越弱?！?3)通過雜質(zhì)能
4、級復合發(fā)光。對半導體納米材料的研究開辟了人類認識世界的新層次,也開辟了材料科學研究的新領域。總的看來,半導體納米材料的光學性能研究已取得了很大進展,人們已建立起了半導體納米微粒中電子能態(tài)的理論模型,在材料的線性和非線性光學性能方面都開展了大量的工作,獲得了很多有重要意義的成果。但是還有許多問題需要進一步深入研究,例如半導體納米材料激子能級的理論結果與實驗數(shù)據(jù)之間仍有差距,間接帶隙半導體納米材料的發(fā)光機理還有待研究,非線性光學性能的實驗工作所涉及納米材料的范圍不夠廣,摻雜半導體納米體系中雜質(zhì)離子與基質(zhì)間的相互作用還有許多新的物理內(nèi)容需要揭示和探索等等。隨著研究的進
5、一步深入,一些與傳統(tǒng)材料物理不同的新現(xiàn)象、新概念還會不斷誕生,這些都將為光電子技術的發(fā)展提供新的機遇。人們有理由相信,在不久的將來,以半導體納米材料為基礎的光電子產(chǎn)品將走向?qū)嵱没?并將極大地改變?nèi)祟惿鐣纳睢?/p>
