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硅量子点的形状及其弯曲表面效应

黄伟其 周年杰 尹君 苗信建 黄忠梅 陈汉琼 苏琴 刘世荣 秦朝建

硅量子点的形状及其弯曲表面效应

黄伟其, 周年杰, 尹君, 苗信建, 黄忠梅, 陈汉琼, 苏琴, 刘世荣, 秦朝建
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  • 硅量子点的弯曲表面引起系统的对称性破缺, 致使某些表面键合在能带的带隙中形成局域电子态.计算结果表明:硅量子点的表面曲率不同形成的表面键合结合能和电子态分布明显不同. 例如, Si–O–Si桥键在曲率较大的表面键合能够在带隙中形成局域能级, 而在硅量子点曲率较小的近平台表面上键合不会形成任何局域态, 但此时的键合结合能较低. 用弯曲表面效应(CS)可以解释较小硅量子点的光致荧光光谱的红移现象. CS效应揭示了纳米物理中又一奇妙的特性. 实验证实, CS效应在带隙中形成的局域能级可以激活硅量子点发光.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11264007)资助的课题.
    [1]

    Sychugov I, Juhasz R, Valenta J, Linnros J 2005 Phys. Rev. Lett. 94 087405

    [2]

    Hirschman K D, Tsybeskov L, Duttagupta S P, Fauchet P M 1996 Nature 384 338

    [3]

    Fauchet P M, Ruan J, Chen H, Pavesi L, Negro L D, Cazzaneli M, Elliman R G, Smith N, Smoc M, Luther-Davies B 2005 Opt. Mater. 27 745

    [4]

    Huang W Q, Jin F, Wang H X, Xu L, Wu K Y, Liu S R, Qin C J 2008 Appl. Phys. Lett. 92 221910

    [5]

    Faraci G, Gibilisco S, Pennisi A R, Franzo G, Rosa S L, Lozzi L 2008 Phys. Rev. B 78 245425

    [6]

    Huang W Q, Lü Q, Wang X Y, Zhang R T, Yu S Q 2011 Acta Phys. Sin. 60 017805 (in Chinese) [黄伟其, 吕泉, 王晓允, 张荣涛, 于示强 2011 物理学报 60 017805]

    [7]

    Wolkin M V, Jorne J, Fauchet P M 1999 Phys. Rev. Lett. 82 197

    [8]

    Hadjisavvas G, Remediakis I N, Kelires P C 2006 Phys. Rev. B 74 165419

    [9]

    Cruz M, Wang C, Beltrán M R, Tageña-Martínez J 1996 Phys. Rev. B 53 3828

    [10]

    Huang W Q, Xu L, Wu K Y 2007 J. Appl. Phys. 102 053517

    [11]

    Huang W Q, Zhang R T, Wang H X, Jin F, Xu L, Qin S J, Wu K Y, Liu S R, Qin C J 2008 Opt. Commun. 281 5229

  • [1]

    Sychugov I, Juhasz R, Valenta J, Linnros J 2005 Phys. Rev. Lett. 94 087405

    [2]

    Hirschman K D, Tsybeskov L, Duttagupta S P, Fauchet P M 1996 Nature 384 338

    [3]

    Fauchet P M, Ruan J, Chen H, Pavesi L, Negro L D, Cazzaneli M, Elliman R G, Smith N, Smoc M, Luther-Davies B 2005 Opt. Mater. 27 745

    [4]

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    [8]

    Hadjisavvas G, Remediakis I N, Kelires P C 2006 Phys. Rev. B 74 165419

    [9]

    Cruz M, Wang C, Beltrán M R, Tageña-Martínez J 1996 Phys. Rev. B 53 3828

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    Huang W Q, Xu L, Wu K Y 2007 J. Appl. Phys. 102 053517

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  • [1] 黄伟其, 黄忠梅, 苗信建, 尹君, 周年杰, 刘世荣, 秦朝建. 纳米硅上的弯曲表面效应及其特征发光. 物理学报, 2014, 63(3): 034201. doi: 10.7498/aps.63.034201
    [2] 廖武刚, 曾祥斌, 文国知, 曹陈晨, 马昆鹏, 郑雅娟. 包含硅量子点的富硅SiNx 薄膜结构与发光特性. 物理学报, 2013, 62(12): 126801. doi: 10.7498/aps.62.126801
    [3] 黄伟其, 吕泉, 王晓允, 张荣涛, 于示强. 不同气体氛围下硅量子点的结构及其发光机理. 物理学报, 2011, 60(1): 017805. doi: 10.7498/aps.60.017805
    [4] 黄伟其, 黄忠梅, 苗信建, 刘世荣, 秦朝建. 硅量子点发光的激活及其物理模型研究. 物理学报, 2012, 61(21): 214205. doi: 10.7498/aps.61.214205
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    [9] 程成, 王国栋, 程潇羽. 室温下表面极化效应对量子点带隙和吸收峰波长的影响. 物理学报, 2017, 66(13): 137802. doi: 10.7498/aps.66.137802
    [10] 于 威, 张 立, 王保柱, 路万兵, 王利伟, 傅广生. 氢化纳米硅薄膜中氢的键合特征及其能带结构分析. 物理学报, 2006, 55(4): 1936-1941. doi: 10.7498/aps.55.1936
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-10-02
  • 修回日期:  2012-12-28
  • 刊出日期:  2013-04-20

硅量子点的形状及其弯曲表面效应

  • 1. 贵州大学纳米光子物理研究所, 光电子技术与应用省重点实验室, 贵阳 550025;
  • 2. 中国科学院地球化学研究所, 矿床地球化学国家重点实验室, 贵阳 550003
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11264007)资助的课题.

摘要: 硅量子点的弯曲表面引起系统的对称性破缺, 致使某些表面键合在能带的带隙中形成局域电子态.计算结果表明:硅量子点的表面曲率不同形成的表面键合结合能和电子态分布明显不同. 例如, Si–O–Si桥键在曲率较大的表面键合能够在带隙中形成局域能级, 而在硅量子点曲率较小的近平台表面上键合不会形成任何局域态, 但此时的键合结合能较低. 用弯曲表面效应(CS)可以解释较小硅量子点的光致荧光光谱的红移现象. CS效应揭示了纳米物理中又一奇妙的特性. 实验证实, CS效应在带隙中形成的局域能级可以激活硅量子点发光.

English Abstract

参考文献 (11)

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