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电调谐纳米线量子点发射体的关联电光与结构研究

DOI：10.1021/acs.nanolett.9b03858 期刊：Nano Letters 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 嵌入半导体纳米线中的量子点，是制备单光子器件的理想平台。要全面理解这些对象的物理特性，需要将同一纳米结构的光学、电学和结构特性相互关联。本研究通过施加外偏压，探究了氮化镓纳米线中单量子点发光的光谱可调性。我们将纳米线分散并接触在电子束透明的氮化硅薄膜上，从而能在同一样品上同步进行透射电镜观测、光电流测量及偏压条件下的微区光致发光测试。当外电场补偿或增强由自发极化与压电极化产生的内建电场时，单量子点的发射光谱会出现蓝移或红移现象。通过对两个分别发射327.5纳米和307.5纳米波长的纳米线样本进行详细研究，发现其光谱偏移速率分别为20毫电子伏特/伏特和12毫电子伏特/伏特?；诰芬熘式峁菇５睦砺奂扑?，很好地解释了实验观测结果。当偏压诱导的能带弯曲足够强，促使量子点中的电子向纳米线主干或顶端隧穿时，光谱偏移达到饱和，并可观察到与带电激子相关的附加跃迁。
作者： Maria Spies，Akhil Ajay，Eva Monroy，Bruno Gayral，Martien I. den Hertog
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过施加外部偏压研究GaN纳米线中单个量子点发射的光谱可调性，并在同一纳米结构上关联光学、输运和结构特性。

研究成果

该研究展示了空间隔离单根纳米线以对同一含量子点的GaN纳米线进行多种光谱和结构测量的能力。在微区光致发光（μPL）测量中，当施加外部电场以补偿（增强）量子点结构内与极化相关的内建电场时，观察到系统性的蓝移（红移）。对于发射波长分别为307.5纳米和327.5纳米的量子点，分别观测到12毫电子伏特/伏特和20毫电子伏特/伏特的光谱偏移。通过三维电子结构建模，可以估算量子点内的内建电场并预测其随偏压的变化情况。

研究不足

该研究的局限性在于难以在同一纳米结构上关联光学、输运和结构特性所面临的技术约束，以及生长技术优化方面可能存在的不足，这些不足可能导致名义上相同的纳米物体之间光电特性存在差异。

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