《半導體耦合量子態及紅外發光增強研究》是依託浙江大學，由吳惠楨擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：半導體耦合量子態及紅外發光增強研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：吳惠楨
- 項目類別：重大研究計畫
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
圍繞指南中量子態間的耦合及與環境相互作用核心科學問題和顯著提高IV-VI族半導體紅外發光效率的目標，結合物理外延與化學合成技術、發展具有多激子增殖效應（MEG）的PbS、PbTe和CdSe等量子點的製備方法，以上述高品質量子點為有源介質構築半導體微腔結構，研究微腔中激子極化激元的玻色-愛因斯坦凝聚（BEC），實現常規低溫下激子極化激元的BEC現象的觀察，認識BEC的物理本質、探索可能套用。研究金屬納米結構表面等離子激元與量子點中電子的耦合機制和有效技術途徑，實現IV-VI族半導體量子結構的紅外發光顯著增強，為研製紅外單光子源和實現新型中紅外發光器件的實際套用奠定前瞻性科學和技術基礎。
結題摘要
在項目執行期間，我們課題組針對該項目設立的研究目標和研究任務，認真開展研究工作，出色地完成了該項目的主要研究任務。圍繞半導體耦合量子態製備、調控及其在紅外光電子學中套用的科學問題，我們開展了硫族化合物半導體量子結構的製備、光學和電學特性的實驗和理論研究，在半導體量子點-表面等離激元耦合量子態的發光特性調控、半導體CdTe/PbTe異質結極性界面量子阱二維電子氣現象的發現和局域表面等離激元-中紅外光子的耦合等方面取得一些研究成果。 半導體量子點具有發光量子效率高和帶隙隨量子點尺寸可調等特點，是單光子源和單光子探測的重要材料。我們開展並完善了半導體CdSe和PbSe等量子點的製備技術，獲得了大小可調控的CdSe和PbSe等量子點；研究了金屬納米結構表面等離激元耦合、紫外光激活和熱處理等物理方法調控CdSe 量子點的發光特性、帶間-表面態的光學躍遷和能量轉移過程，提出了表面等離激元耦合耦合增強量子點表面態發光的物理機制；實驗確定PbSe QDs/ZnO和CdSe QDs/ZnO界面的能帶結構；構築了半導體量子點光學微腔結構，分析了影響微腔中量子點發光品質因子的因素；我們實現了單一尺寸CdSe 量子點發射白光及其QD LED器件，並利用量子點-Ag納米結構耦合體與微電子工藝結合實現了微小螢光圖案。我們採用理論與實驗相結合的方法研究了II-VI族化合物半導體CdTe與IV-VI族化合物半導體PbTe構成的CdTe/PbTe異質結構的極性界面問題，首次發現了CdTe/PbTe(111)極性界面量子阱的高密度和高遷移率二維電子氣(2DEG)現象。我們利用CdTe/PbTe(111)異質結極性界面具有高密度2DEG的特點，提出將二維電子氣作為表面等離激元的載體，研究了表面等離激元與窄帶隙半導體發出的中紅外光子的耦合。作為一個套用例子，我們研製出了In2O3/PbTe 異質結中紅外光伏探測器。發表了包括Phys. Rev. B, Appl. Phys. Lett., J. Phys. Chem. C等雜誌在內的SCI論文20篇，授權國家發明專利4項，邀請報告6次，培養博士畢業生4名，碩士畢業生6名。
