1 中国科学技术大学纳米技术与纳米仿生学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所, 江苏 苏州 215123
3 昆山杜克大学自然与应用科学学部, 江苏 昆山 215316
金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法制备InGaN/GaN多量子阱结构时, 在GaN势垒层生长的N2载气中引入适量H2, 能够有效改善阱/垒界面质量从而提升发光效率。 本工作利用光致发光(PL)光谱技术, 对蓝光激光器结构中的InGaN/GaN多量子阱的发光性能进行了精细的光谱学测量与表征, 研究了通H2生长对量子阱界面的调控效应及其发光效率提升的物理机制。 室温PL光谱结果显示, GaN势垒层生长载气中引入2.5%的H2使InGaN/GaN多量子阱的发光效率提升了75%、 发光峰的峰位蓝移了17 meV、 半峰宽(FWHM)减小了10 meV。 通过功率依赖的PL光谱特征分析, 我们对InGaN/GaN量子阱中的量子限制Stark效应(QCSE)和能带填充(Band Filling)效应进行了清晰的辨析, 发现了发光峰峰位和峰宽的光谱特征主要受QCSE效应影响, H2的引入能够大幅度降低QCSE效应, 并且确定了QCSE效应被完全屏蔽情况下的发光峰能量为2.75 eV。 温度依赖的PL光谱数据揭示了通H2生长量子阱结构中显著减弱的载流子局域化行为, 显示界面质量提高有效降低了限制势垒的能量波动, 从而导致更窄的发光峰半峰宽。 PL光谱强度随温度的变化规律表明, 通H2生长并不改变量子阱界面处的非辐射复合中心的物理本质, 却能够显著减少非辐射复合中心的密度, 有助于提升量子阱的发光效率。 通过时间分辨PL光谱分析, 发现通H2生长会导致量子阱结构中更短的载流子辐射复合寿命, 但不影响非辐射复合寿命。 载流子复合寿命的变化特征进一步确认了通H2生长对量子阱结构中QCSE效应和非辐射复合中心的影响规律。 综合所有PL光谱分析结果, 我们发现通H2生长能够提高InGaN/GaN多量子阱的界面质量、 显著减弱应力效应(更弱的QCSE效应)、 降低限制势垒的能量波动以及减少界面处非辐射复合中心的密度, 从而显著提升量子阱的发光效率。 该研究工作充分显示了PL光谱技术对半导体量子结构发光性能的精细表征能力, 光谱分析结果能够为InGaN/GaN多量子阱生长提供有价值的参考。
InGaN/GaN多量子阱 光致发光光谱 量子限制Stark效应 载流子局域化 载流子复合寿命 InGaN/GaN MQWs Photoluminescence spectroscopy Quantum-confined Stark effect Carrier localization Carrier recombination lifetime 光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1179
1 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
2 极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
在室温铯原子蒸汽中制备42D态里德伯原子，并基于里德伯原子的电磁诱导透明光谱实现了工频电场的测量。实验中利用双光子激发方式制备了42D态里德伯原子，通过改变耦合光频率获得了阶梯型电磁诱导透明光谱。研究了里德伯原子在射频（RF）电场作用下的光谱频移和分裂与RF电场幅度和频率的关系。采用将工频电场幅度调制到RF电场的方式，实现了对工频电场强度和频率的测量。研究结果对工频电场的在线可溯源测量具有重要的参考价值和意义。
激光与光电子学进展
2021, 58(17): 1702002
1 华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室, 广州 510640
2 江门奥伦德光电有限公司,广东 江门 529000
InGaN系绿光LED的量子阱结构具有较高的In含量, InN与GaN之间较大的晶格失配度使得绿光器件的量子限制Stark效应更显著。对内建电场的屏蔽可以有效提高载流子的辐射复合效率。论文探讨了绿光多量子阱中垒层的Si掺杂对绿光器件性能的影响。研究发现, 多量子阱中垒层适度Si掺杂(3.4×1016cm-3)可以改善多量子阱结构界面质量和In组分波动, 在外加正向电流的作用下更大程度地屏蔽极化电场; 同时, 还能够增强电流的横向扩展性, 提高活化区的有效发光面积。然而, 多量子阱中垒层的过度Si掺杂对于绿光LED器件的性能带来诸多的负面影响, 比如加剧阱垒晶格失配、漏电途径明显增加等, 致使器件光效大幅度降低。
绿光LED 多量子阱 Si掺杂 量子限制Stark效应 green LEDs InGaN InGaN MQWs Si-doping QCSE
安徽师范大学物理与电子信息学院, 安徽 芜湖 241000
利用共生纠缠度标准,研究了存在 Stark效应的情况下,两个纠缠二能级原子与相干光场相互作用的 纠缠动力学。分析了 Stark 效应耦合系数对系统纠缠动力学的影响。结果表明: Stark 效应的耦合系数对两原子间纠缠度的时间演化特性有着很大影响。当 Stark 效应耦合系数很小时,两个原子间纠缠度的时间演化特 性呈现周期性纠缠和退纠缠现象;当 Stark 效应耦合系数很大时,原子间退纠缠现象消失,即原子始终保持在纠缠状态。
量子光学 纠缠动力学 相干光场 共生纠缠度 Stark效应 quantum optics entanglement dynamics coherent light field concurrence Stark effect
1 西安电子科技大学,技术物理学院,西安,710071
2 渭南师范学院,物理系,量子光学与光子学研究所,陕西,渭南,714000
用多个"二能级原子与单模光场"组成的联合物理模型,考虑Stark效应后,推导了该系统的态矢演化式,得到光场纠缠度的数值计算结果.讨论了Stark效应和初始场强对量子纠缠信息交换传递的影响.结果发现,在一定条件下,原子纠缠态与光场纠缠态之间可以转化,实现了量子纠缠信息的交换传递,且Stark效应和初始场强对此过程有着显著的影响:光场的纠缠程度随着初始场强的增强而增大;在强场条件下,光场纠缠度出现崩塌-回复现象.Stark移位参量越大,光场纠缠度振荡越剧烈,说明Stark效应破坏了光场纠缠程度的稳定性.
量子光学 联合物理模型 Stark效应 量子信息交换传递
本文理论计算了ICF等离子体中离子或原子的发射谱线线形函数,该线形主要是由Stark效应产生的.我们的研究表明该谱线线形函数的宽度随电子温度变化很缓慢,而随电子密度变化很敏感.结合局部热动平衡理论,并利用实验测量的氩(Ar)和硫(S)的α线与β线的线强比,分别估算出等离子体的电子温度为885 eV和793 eV.通过理论计算的Stark线形函数与ICF实验谱线的比较,估算出ICF等离子体的电子密度Ne=1.0×1024.
谱线线形函数 Stark效应 等离子体的温度和密度. 原子与分子物理学报
2006, 23(z1): 73
用双模双光子的Jaynes-Cummings模型,在考虑了Stark效应之后,分别给出了旋波近似及非旋波下原子布居拉比振荡的结果,并将两者做了比较,发现原子布居的拉比振荡受Stark效应的影响,考虑了非旋波之后,原子布居出现混沌现象,Stark分裂系数比值影响混沌现象的强弱,如果Stark分裂系数比值不为1,则混沌现象增强;此外原子-光场耦合常数与光场频率之比是出现混沌现象的重要参数,这个比值越大,混沌现象则越强.
Jaynes-Cummings模型 Stark效应 旋波近似 非旋波近似 原子布居 Jaynes-Cummings model Stark shift rotating-wave approximation without rotating- wave approximaton atom population
1 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室,武汉,430071
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所激光光谱学开放实验室,合肥,230031
利用原子束装置,采用双束波长为λl=852．1nm和λ2=510nm激光的两步激发,实验研究了CsRydberg态原子在外加电场为0～600V／cm时的Stark扇形图,观察到在外电场的作用下能级出现ι混合和n混合的现象．
原子束 Rydberg态原子 Stark效应 atomic beam Cs Rydberg atoms Stark effect
