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基于磷化铟的胶体量子点中电子快速弛豫与空穴慢速弛豫
摘要： 基于胶体InP的量子点是一种有前景的发光材料，可作为含镉材料的环保替代品。尤其在光电器件应用中，理解载流子在注入过剩能量后如何弛豫至发光态，以及是否全部抵达该目标态至关重要。本研究报道了胶体InP/ZnS和InP/ZnSe核/壳量子点的时间分辨微分透射测量结果。通过光学激发与探测单个跃迁过程，我们能够区分电子与空穴的弛豫行为，进而确定载流子初始过剩能量对弛豫过程的影响。根据能级结构理论，电子会因强声子瓶颈效应而弛豫缓慢，而空穴由于能级间距较近应更易弛豫。但实验发现电子弛豫速度反而快于空穴——这种快速电子弛豫通过高效的类俄歇电子-空穴散射机制实现。另一方面，核壳态间较小的波函数重叠抑制了空穴弛豫。此外，空穴可能被捕获在核壳界面处，导致缓慢脱陷或非辐射复合。这些结果表明：为最大化体系辐射效率，构建能使载流子注入能量接近发光态的器件结构至关重要。
关键词： 磷化铟，差分透射光谱，声子瓶颈，电荷载流子弛豫，陷阱态，电子-空穴散射，胶体量子点
更新于2025-09-11 14:15:04
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量子点：来自含时密度泛函理论的见解
摘要： III-V族胶体量子点（QDs）被视为下一代环保发光器件的有前途候选材料，但目前对其潜在的电子和激子特性理解仍有限。我们采用结合杂化B3LYP泛函求解单粒子态的大规模密度泛函理论，以及考虑多体激子效应的含时密度泛函理论，系统研究了包含上千原子以上的InP、GaP和GaInP量子点的结构、电子及激子光学特性。计算得到的InP量子点光学带隙与现有实验数据高度吻合，且近乎线性地随直径倒数变化。辐射激子衰减寿命随量子点尺寸增大呈现出令人意外的线性增长趋势。对于GaP量子点，我们预测在约1.5纳米直径处存在特殊的电子态转变——最低未占据分子轨道（LUMO）态的对称性从大尺寸时的(δ-like)转变为小尺寸时的(π-like)。转变后带边激子态的吸收强度显著增强。最后发现Vegard定律在原子数不足百个的超小尺寸GaInP随机合金量子点中依然高度适用。该同阳离子化合物在量子点体系中的能隙弯曲参数呈正值、具有尺寸依赖性且远小于其块体材料。体积形变效应（主导电荷交换和结构弛豫效应）是导致量子点能隙弯曲的主要原因，而激子效应对光学弯曲的影响微乎其微。本研究为III-V族胶体量子点的多种电子及光学特性提供了路线图，可指导光谱学研究。
关键词： 磷化铟、激子特性、含时密度泛函理论、砷化镓铟、量子点、磷化镓
更新于2025-09-11 14:15:04
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酵母生物杂合体中的光驱动精细化学品生产
摘要： 无机-生物杂化系统通过整合半导体的光捕获特性与生物细胞的合成潜力，有望成为可持续、高效且多功能的化学合成平台。我们开发了一种模块化生物无机杂化平台，该平台由高效光捕获的磷化铟纳米颗粒和基因工程改造的酿酒酵母（生物制造中的主力微生物）组成。酵母从受光照的纳米颗粒中捕获光生电子，并将其用于胞质内氧化还原辅因子的再生。这一过程实现了生物合成与辅因子再生的解耦，从而促进代谢产物莽草酸（多种药物和精细化学品的常见前体）的碳和能量高效生产。我们的工作为合理设计具有更高复杂性和功能的生物杂化体以用于高效生物制造过程提供了平台。
关键词： 精细化学品生产、NADPH再生、光驱动、生物杂合体、磷化铟、莽草酸、酵母
更新于2025-09-10 09:29:36
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磷化铟衬底的外延层生长制备
摘要： 我们对磷化铟衬底外延生长异质结构制备过程中的技术步骤进行了综合研究。我们考察了(100)晶向磷化铟衬底的表面形貌与状态，并测试了多种用于最终化学表面处理的化学蚀刻剂。结果表明，最佳衬底制备工艺是采用沸石浆料进行双面两步化学机械抛光，最后一步采用溴与异丙醇混合液进行化学抛光。
关键词： 外延生长、磷化铟、半导体异质结构、蚀刻
更新于2025-09-10 09:29:36
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通过选择受限生长平面实现闪锌矿和纤锌矿薄膜的共存形成
摘要： 近期关于纳米线（NWs）的研究表明，当III-V族半导体以纳米结构形式生长时，能够转变为不同的晶体学相，从而产生具有独特性质的新型材料类别。然而控制晶体结构仍具挑战性，且纳米线的几何约束会给先进器件的集成带来困难。本文首次报道了通过模板辅助选择性外延过程中选择受限生长平面，实现微米级平面InP薄膜的相位可控生长。我们通过改变预定义模板的取向来验证这一方法，结果显示同时形成了闪锌矿（ZB）和纤锌矿（WZ）材料，其相位纯度分别达到100%和97%。光学表征表明，与天然ZB相相比，WZ相InP具有70 meV更高的带隙和2.5倍更短的载流子寿命。此外，基于观察到的生长晶面和InP表面键合构型，我们提出了晶体结构转变的模型。
关键词： 模板辅助选择性外延生长，闪锌矿结构，晶体结构，磷化铟，纤锌矿结构
更新于2025-09-10 09:29:36
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微型化高频正弦波门控InGaAs/InP单光子探测器
摘要： 高频门控InGaAs/InP单光子探测器(SPD)广泛应用于量子密钥分发等需要近红外波段单光子探测的领域。为实际应用考虑，减小SPD体积并实现系统级集成具有重要价值。据我们所知，本文展示了目前最紧凑的高频正弦波门控(SWG)InGaAs/InP SPD。我们设计并制备了具有优化半导体结构的InGaAs/InP单光子雪崩二极管(SPAD)，随后将SPAD芯片与微型热电制冷器封装于12.5 mm×22 mm×10 mm的蝶形封装内。此外，我们为该SWG SPD集成了单片读出电路以替代传统板级集成的淬灭电子学?？?。最终将SPAD、单片读出电路及相关电路集成于13 cm×8 cm×4 cm的单个?？橹?。相比2012年设计的1.25 GHz SWG InGaAs/InP SPD?？?25 cm×10 cm×33 cm)，本小型化SPD体积缩减达95%。经测试，该探测器在1.25 GHz门控频率、100 ns死时间、243 K工作条件下展现出优异性能：单光子探测效率30%，暗计数率2.0 kcps，后脉冲概率8.8%。为期一周的稳定性测试也验证了该小型化SPD?？榈母叨瓤煽啃?。
关键词： 铟镓砷/磷化铟，量子密钥分发，单光子探测器，小型化，正弦波门控
更新于2025-09-04 15:30:14