在InGaAs/GaAs表面量子点(SQDs)的GaAs势垒层中引入Si掺杂层，以研究Si掺杂对InGaAs/GaAs SQDs光学特性的影响。荧光发光谱(PL)测量结果显示，InGaAs/GaAs SQDs的发光强烈依赖于Si掺杂浓度。随着掺杂浓度的增加， SQDs的PL峰值位置先红移后蓝移； PL峰值能量与激光激发强度的立方根依赖关系由线性向非线性转变；通过组态交互作用方法发现SQDs的PL峰位蓝移减弱；时间分辨荧光光谱显示了从非线性衰减到线性衰减的转变。以上结果说明Si掺杂能够填充InGaAs SQDs的表面态，并且改变表面费米能级钉扎效应和SQDs的荧光辐射特性。本研究为深入理解与InGaAs SQDs的表面敏感特性关联的物理机制和载流子动力学过程，以及扩大InGaAs/GaAs SQDs传感器的应用提供了实验依据。
InGaAs量子点 Si掺杂 表面费米能级 荧光发光谱 间接跃迁辐射 时间分辨荧光光谱 InGaAs quantum dot Si doping surface Fermi level photoluminescence indirect-transition emission time-resolved photoluminescence
1 河北工业大学电子信息工程学院, 天津 300400
2 河北工业大学理学院, 天津 300400
3 河北大学物理科学与技术学院, 河北省光电信息材料重点实验室, 河北 保定 071002
采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术制备了一系列不同氢稀释率下的硅薄膜, 采用拉曼散射光谱和傅里叶红外光谱技术研究了非晶/微晶相变区硅薄膜的微观结构变化, 将次晶结构(paracrystalline structure)引入到非晶/微晶相变区硅薄膜结构中, 提出了次晶粒体积分数(fp), 用来表征硅薄膜中程有序程度。 结果表明, 氢稀释率的提高导致硅薄膜经历了从非晶硅到微晶硅的相变过程, 在相变区靠近非晶相的一侧, 硅薄膜表现出氢含量高、 结构致密和中程有序度高等特性, 氢在薄膜的生长中主要起到表面钝化作用。 在相变区靠近微晶相的一侧, 硅薄膜具有氢含量低、 晶化率高和界面体积分数小等特性, 揭示了氢的刻蚀作用主控了薄膜生长过程。 采用扫描电子显微镜对样品薄膜的表面形貌进行分析, 验证了拉曼散射光谱和傅里叶红外光谱的分析结果。 非晶/微晶相变区尤其是相变区边缘硅薄膜结构特性优良, 在太阳能电池应用中适合用作硅基薄膜电池本征层。
相变区硅薄膜 拉曼光谱 红外光谱 Silicon films at transition regime Raman scattering spectra Fourier transform infrared spectroscopy
河北大学 物理科学与技术学院，河北 保定 071002
采用光致荧光发射谱(PL)和时间分辨荧光发射谱(TRPL)研究了GaAs间隔层厚度对自组装生长的双层InAs/GaAs量子点分子光学性质的影响.首先，测量低温下改变激发强度的PL谱，底层量子点和顶层量子点的PL强度比值随激发强度发生变化，表明两层量子点之间的耦合作用和层间载流子的转移随着间隔层厚度变大而变弱.接着测量改变温度的PL谱，量子点荧光光谱峰值位置(Emax)、半峰全宽及积分强度随温度发生变化，表明GaAs间隔层厚度直接影响到量子点内载流子的动力学过程和量子点发光的热淬灭过程.最后，TRPL测量发现60 mL比40 mL间隔层厚度样品的载流子隧穿时间有明显延长.
载流子 光致荧光 时间分辨 自组织量子点 光谱 Carrier Photofluorescence Time-resolved Self-assembled quantum dots spectrum
Author Affiliations
Abstract
1 School of Information Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China
2 Hebei Key Lab of Optic-Electronic Information and Materials, College of Physics Science and Technology, Hebei University, Baoding 071002, China
Light-induced transverse thermoelectric effect is investigated in incline-oriented Bi2Sr2Co2Oy thin films covered with a graphite light absorption layer. Upon the illumination of a 980 nm cw laser, an enhanced voltage signal is detected and the improvement degree is found to be dependent on the thickness of the graphite layer. A two-dimensional (2D) heat transport model using the finite-difference method provides a reasonable explanation to the experimental data. Present results give some valuable instructions for the design of light absorption layers in this type of detector.
310.6845 Thin film devices and applications 040.5160 Photodetectors 230.4170 Multilayers Chinese Optics Letters
2015, 13(6): 063101
河北大学 物理科学与技术学院, 河北省光电信息材料重点实验室, 河北 保定 071002
在室温、10Pa氩气环境氛围中, 引入垂直于烧蚀羽辉轴线的外加直流电场, 采用脉冲激光烧蚀技术制备了一系列纳米硅晶薄膜, 衬底分布于以烧蚀点为圆心的弧形支架上.扫描电子显微镜、喇曼散射谱和X射线衍射谱检测结果表明：晶粒平均尺寸随着电压的增加逐渐变大, 且靠近接地极板处的晶粒尺寸比与之对称角度处的略大;薄膜中晶粒面密度随着电压的增加先减小后增大而后再减小.
纳米晶粒 成核生长动力学 脉冲激光烧蚀 外加电场 Nano-crystal grain Dynamics of nucleation and growth Pulsed laser ablation Extra electric field 光子学报
2014, 43(12): 1214004
河北大学物理科学与技术学院,河北省光电信息材料重点实验室, 河北 保定 071002
以四氯化钛、草酸、氨水、硝酸镧、D-山梨醇等为主要的实验药品,采用了常温络合—控制水解法,制备出平 均粒径6.9 nm的镧掺杂纳米二氧化钛透明光触媒乳液。在太阳光照射下利用该透明乳液对酸性红3R染料 降解,并研究了染料初始浓度、样品加入量、体系pH值、加热回流时间对降解效果的影响。采用XRD、 纳米激光粒度分析仪、紫外—可见分光光度计等对样品的物相、粒径、组成、光吸收、光催化等性 质进行了表征。结果表明,当镧掺杂量为0.1%、体系pH值为6、回流时间为10 min时,镧掺杂纳米二氧化钛光 催化性能最好。太阳光照射60 min后,对浓度为25 mg/L的酸性红3R染料溶液的降解率达到98%以上。
镧掺杂 纳米二氧化钛 透明光触媒乳液 光催化 La-doping nano-TiO2 transparent photocatalyst emulsion photocatalytic
河北大学物理科学与技术学院, 河北省光电信息材料重点实验室, 河北 保定 071002
采用磁控溅射技术制备并通过不同温度的快速热退火得到了不同表面形貌的纳米银膜。 利用XRD, SEM和紫外-可见-近红外透射光谱等技术研究了纳米银膜的结构、 表面形貌与光学性质。 实验结果表明, 随着退火温度的升高, 银膜开口面积分数、 银岛(纳米粒子)间距增大, 长宽比减小, 银岛由各向异性的蠕虫状变成各向同性的纳米球; 表面等离激元共振带发生连续的蓝移, 半高宽变窄。 分析表明, 纳米银膜的表面等离激元共振特性可以通过热退火诱导的表面形貌变化实现调整。
纳米银膜 表面等离激元 表面形貌 快速热退火 Nano-Ag films Surface plasmon Surface morphology Rapid thermal annealing
河北大学物理科学与技术学院河北省光电信息材料重点实验室, 河北 保定 071002
由于光学薄膜的透射光谱和反射光谱受表面粗糙程度的影响很大，因此在确定表面粗糙薄膜的厚度及光学常量时，如果不考虑这种影响必然会引起较大的误差。利用标量波散射理论，引入表面均方根粗糙系数，对粗糙薄膜表面的光散射进行了细致分析，得出了光散射影响下薄膜系统透射系数的表达式。在此基础上计算的薄膜厚度以及透射光谱与制备的氢化非晶硅薄膜的相应测量结果基本一致，由此确定的光学常量也更接近实际量值。该方法的运算过程不基于最小值优化算法，无需复杂软件辅助，是准确确定表面粗糙薄膜的厚度以及光学常量的一种有效方法。
薄膜 氢化非晶硅薄膜 表面粗糙系数 透射光谱 光学常量
河北大学 物理科学与技术学院 河北省光电信息材料重点实验室， 河北 保定 071002
以SiH4与H2作为前驱气体，采用射频等离子增强化学气相沉积技术制备了纳米晶硅薄膜.利用Raman散射和红外吸收光谱等技术,对不同氢稀释比条件下薄膜的微观结构和键合特性进行了研究.结果表明，随着氢稀释比增加，薄膜的晶化率明显提高，而氢稀释比过高时，薄膜晶化率呈现减少趋势.红外吸收光谱分析表明，纳米晶硅薄膜中氢的键合模式与薄膜的晶化特性密切相关.随着氢稀释比增加，薄膜中整体氢含量和SiH2键合密度明显减少，而在高氢稀释比条件下，氢稀释比增加导致薄膜中SiH2键合密度和整体氢含量增加.
纳米晶硅薄膜 晶化率 氢稀释 生长机理 Nanocrystalline silicon films Crystallization rate Hydrogen dilution Growth mechanism
河北大学 物理科学与技术学院, 河北省光电信息材料重点实验室, 河北 保定 071002
在10 Pa的Ar环境气体中，采用脉冲激光烧蚀技术，分别在半径为2.0，2.5，3.0，3.5和4.0 cm的半圆环不同角度处的衬底上制备了一系列含有纳米晶粒的Si晶薄膜。使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和拉曼光谱仪对其表面形貌和微观结构进行分析表征。结果表明，纳米Si晶粒的平均尺寸和烧蚀粒子的阻尼系数均相对于羽辉轴向呈对称分布，并随着与羽辉轴向夹角的增大而减小；同时，随着衬底半径的增加，晶粒平均尺寸和阻尼系数均逐渐减小。
脉冲激光烧蚀 平均尺寸 烧蚀粒子 阻尼系数 空间分布 pulsed laser ablation average size ablated particles damping coefficient spatial distribution
