分子束外延量子点及其作为太阳电池和单光子源的应用

发布时间：2021-12-23 06:48

　　由于量子点具有离散的电子态和分立的能级,基于量子点的光电器件能为下一代量子信息技术奠定基础,包括单电子晶体管,量子点发光二极管,量子计算,量子通信,医学成像,激光器,太阳电池和单光子源等。然而,可控的制备高质量的量子点依然面临挑战。由于量子点材料生长手段的限制,基于量子点的光电器件的性能并没有达到理论预计的水平。为了进一步明晰生长高质量量子点的方法和技术,本论文采用分子束外延生设备生长并研究III-V族量子点,并探讨了基于分子束外延生长的量子点器件,包括量子点太阳电池和单光子发射器。本论文采用原子力显微镜,透射电子显微镜、扫描电子显微镜等表征设备等来表征量子点的结构,形貌,质量;量子点器件的性能用太阳光模拟器,外量子效率测试仪,低温探针台,微区荧光和HBT等表示。在论文的第四章,本文对等离子源增强的量子点光电器件进行了初步研究。研究显示,在量子点光电器件本身性能提高的限制上,采用外等离激元可以增强量子点的光学吸收,弥补其在常温下吸收很弱的缺点。首先,采用液滴外延技术生长GaAs和In_xGa_1-xAs量子点。通过改变In和As的组分控制InGa... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 国内外研究历史与现状
    1.3 本文的主要贡献与创新
    1.4 本博士论文的结构
第二章 液滴外延中间能带太阳电池
    2.1 MBE外延生长技术和机理
        2.1.1 超高真空
        2.1.2 分子束源组件
        2.1.3 四级质谱仪
        2.1.4 高能电子衍射装置
        2.1.5 固态源分子束外延材料生长机理
    2.2 液滴外延量子点的生长机理
    2.3 液滴外延中间能带太阳电池实验方法和结果讨论
        2.3.1 实验方法
            2.3.1.1 材料的生长
            2.3.1.2 测试手段与原理
        2.3.2 结果与讨论
        2.3.3 结论
第三章 纳米线量子点单光子源
    3.1 VLS模式生长轴向异质结纳米线
        3.1.1 VLS法生长机理
        3.1.2 VLS法生长异质结纳米线量子点
    3.2 单光子源理论基础
        3.2.1 单光子光源的性质
        3.2.2 单光子源的判定标准
            3.2.2.1 二阶自相关函数
            3.2.2.2 不可分辨性
            3.2.2.3 效率
            3.2.2.4 单光子纯度
        3.2.3 光致发光原理
        3.2.4 量子点的物理性质
            3.2.4.1 量子点能级结构
            3.2.4.2 温度与量子点带隙的关系
            3.2.4.3 尺寸对量子点影响
            3.2.4.4 非线性增强效应
            3.2.4.5 载流子弛豫
            3.2.4.6 声子瓶颈效应
            3.2.4.7 电声强耦合
        3.2.5 纳米线量子点
            3.2.5.1 极化的控制
            3.2.5.2 收集效率的提高
        3.2.6 单光子源的应用
            3.2.6.1 量子密码学
            3.2.6.2 微弱吸收的检测
            3.2.6.3 多光子产生
            3.2.6.4 随机数产生器
    3.3 主要测试仪器原理及简介
        3.3.1 SEM测试和CL测试
        3.3.2 TEM测试
        3.3.3 微区PL和HBT
    3.4 GaAsP/GaAs纳米线量子点
        3.4.1 实验方法
        3.4.2 结果和讨论
        3.4.3 结论
第四章 等离激元增强量子点器件的初步研究
    4.1 等离激元增强的光吸收原理
    4.2 壳核结构的等离激元
    4.3 超材料吸收器
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果



本文编号：3548003