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  蘑菇頭De寂寞 2009-04-11 00:00:00

  鑲嵌于介質中的半導體納米顆粒，當它們的尺寸為量子尺寸(即可以與半導體塊材料中束縛激子的玻爾半徑相比較)時，存在著對電子結構的空間量子限制效應。這種效應表現(xiàn)在三個方面〔3〕：diyi，在接近布里淵區(qū)ZX處，不存在價帶或導帶；第二，空間限制項加在帶能量上，塊材帶隙光學吸收和帶-帶躍遷大大地減少；第三，電子和空穴的波函數(shù)總是在相當大的程度上交迭著，且可因庫侖相互作用而形成激子。激子的運動除了受到半導體納米晶體本身的空間量子限制之外，還受到周圍介質的勢壘的限制作用(總稱量子限制效應作用)。鑲嵌于介質中的半導體納米顆粒有著相當大的比表面積，這將有利于增強表面的復合，減小激子的壽命。但這種材料的界面相當復雜，存在著大量的缺陷(載流子俘獲ZX)。在強量子限制下，1s電子波函數(shù)和1s空穴波函數(shù)在接近納米晶體表面或晶體表面之下有相當大的數(shù)值，這將引起這些波函數(shù)和缺陷態(tài)波函數(shù)之間的重疊，因此這些電子和空穴很容易被缺陷所俘獲而形成俘獲態(tài)。表面的復合、被俘獲的載流子和激子之間的相互作用、激子與激子間的相互作用，通常是這種材料中激子弛豫過程的主要機制。在超短共振強激光脈沖的作用下，半導體納米材料中將產(chǎn)生大量的非平衡光生載流子，這些載流子將經(jīng)歷相當短暫的(飛秒量級)能量弛豫、退相等弛豫過程而形成了激子態(tài)和俘獲態(tài)。接著是激子的復合輻射(或無輻射復合)和俘獲態(tài)的弛豫。俘獲態(tài)的存在是影響激子的壽命和光學行為，從而影響材料的非線性光學性質的首要機制〔4〕。淺俘獲態(tài)的弛豫一般為亞皮秒到幾皮秒。深俘獲態(tài)的弛豫一般約為十幾皮秒到幾百皮秒。減小俘獲態(tài)的弛豫時間，是提高光子器件工作速度的關鍵。 3 量子限制效應對載流子(激子)壽命的影響 半導體/介質納米顆粒鑲嵌材料中，激子的運動是準零維的。量子限制效應的強弱，隨顆粒的大小變化而變化。對于Ⅳ、Ⅱ-Ⅵ、Ⅲ-Ⅴ族的半導體材料來說，當納米顆粒的半徑R小于激子的玻爾半徑aB時，電子和空穴的波函數(shù)的迭加程度因空間范圍小而增加，因而增加了受約束的躍遷的振子強度。理論計算表明，在忽略表面效應的條件下，振子強度f與晶粒的半徑的三次方成反比〔5〕，即f∝R-3(對硅材料，P.F.Trwoga等人〔6〕的表達式為f∝D-2..25，其中，D為微粒的直徑)。由此可見，粒徑越小，f就越大，躍遷幾率也就越大，因而，激子的弛豫過程(壽命τ)也就越短。大量實驗結果證明，由于量子限制效應，載流子壽命從塊材的納秒量級下降到皮秒量級。如，J.Warnock和D.D.Awschalom〔7〕在T＝7.5K時，測得晶粒尺寸分別為9.4、10.6、13.3納米的Cd(S，Se)材料的激子壽命分別為18、85、109皮秒。對于Ⅰ-Ⅶ族半導體材料(如CuBr、CuCl)來說，由于其激子的半徑小于晶粒的半徑，量子限制效應不明顯，激子的壽命反而會隨著粒徑的增大而減小。但由于粒徑太大會使激子間的相互作用減弱而使壽命增長，所以這些材料存在著激子壽命Z小值的Z佳粒子尺寸〔8〕。 不知道有沒有幫助 O(∩_∩)O~

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