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4）.分闸法(split-gate approach) ：以外加电压的方式在 二维量子阱平面上产生二维局限，可控制闸极改变量子点的 形状与大小，适合用于学术研究，无法大量生产。
以分闸法产生 GaAs/AlGaAs量 子点之SEM影像
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4、量子点效应
阈值条件：
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4、能级与激励阈值
量子点具有单峰辐射的特点，在短波 长抽运光的作用下，量子点吸收能量 后被激发到能级２和３（图虚线所示
过程）。能级２的粒子通过受激辐射
和自发辐射直接跃迁回基态。
由于奇偶选择定则，能级３的粒子不能直接通过辐射跃迁回基态，而是以几 率Ａ３２无辐射跃迁到能级２，再经辐射跃迁回基态。能级３到２的跃迁几率 非常大，属于带内跃迁，因此，能级３的粒子将很快跃迁到能级２ 量子点的三能级系统可用二能级近似来描述
激光器的基本结构如图所示，其中ＱＤＦ为量子点光纤，ＦＢＧ为光纤布拉 格光栅，ＬＤ为激光二极管，ＯＳＡ为光谱仪。抽运光由短波长ＬＤ产生， 导入ＱＤＦ使其中的量子点处于激发态，形成粒子数反转。在ＦＢＧ构成的 谐振腔中实现激射振荡，当增益足够大时，可产生激光。激光波长λＬ由Ｆ ＢＧ的反射波长决定，其中ＦＢＧ１对λＬ全反 （反射率为Ｒ１），ＦＢＧ ２对λＬ部分反射（反射率为Ｒ２），两者对抽运光波长λＰ均为全透。激光 从ＦＢＧ２输出到ＯＳＡ或功率计
对于核/壳结构，典型 的 核 / 壳 结 构 有 CdSe/Zn、CdTe/CdS 等。核/壳结构是在量 子点核的外面包覆上 一层或几层包覆层， 但外面的包覆层几乎 不影响内核的发光
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3、量子点的制备方法
目前，量子点的制备方法 主要有以下四种. 1）.化学溶胶法 (chemical colloidal method)：以化学溶胶方 式合成，可制作复层量子 点(multilayered)，过程 简单，且可大量生产。
如PbSe量子点，其直径为5.5nm， 以2.5mg.mL-1的浓度溶于正己烷 （C6H14）有机溶剂中，形成量子 点溶胶。，PbSe量子点在近红外 波段具有很好的吸收能力。在波 数6000~10000cm-1的区间里，吸 收曲线非常光滑，除了在波数 8334cm-1处有一个非常强的吸收 主峰外，无任何杂峰。在短波长 区，有一连续的强吸收谱存在。
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三、量子点光纤激光器
1、量子光纤的制备 1）、熔融法制备量子光纤 以PbSe量子点为例， 利用熔融法在钠硼铝硅酸盐玻璃 （SiO2-B2O3-Al2O3-ZnO-AlF3-Na2O）中成功地合成了 PbSe量子点晶体。 当热处理温度大于等于550℃时，该硅酸盐玻璃中的Pb2+ 和Se2离子发生明显扩散，其玻璃中析出PbSe晶体。通 过热处理条件（如热处理温度、热处理时间）可控制玻璃 中PbSe量子点尺寸大小，随着热处理温度的升高，PbSe 量子点尺寸增加，量子点密度变小，其吸收峰值波长和 PL荧光峰值波长向长波方向移动。
（1）、 CdSe量子点的能带图 图为ＣｄＳｅ／ＺｎＳ量子点的能 带图，其中Ｅｃ为导带平均能，Ｅ ｖ为价带平均能，ΔＥｇ为通过实 验确定的当温度在２７ ℃ ～１０ ０ ℃变化时的带隙移动。
量子点的荧光辐射主要来自核ＣｄＳｅ，带隙约为１．７ｅＶ，尺寸依赖
的辐射波长覆盖了整个可见区，外壳ＺｎＳ对辐射没有影响。
一、量子点简介
1、量子点概念 量子点的三个维度的尺寸都在几十个纳米以下，电子和 空穴在三个维度上都被约束，从而引起一系列特殊的量子效 应，三个维度的尺寸缩小到一个电子波长以下时，电子只能 在“零维”方向上运动，成了“准零维”的量子点 。
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2、量子点的结构
量子点的结构可分为三类：核结构、核/壳结构、核/壳/ 壳结构 。对于核结构，典型的种类是 CdSe、CdS、 PbSe、PbS等 。
（4）、宏观量子隧道效应：电子的平均自由程与限域空间 尺度相当，载流子输运过程的波动性增强 （5）、库伦阻塞效应:电子进入量子点，增加的静电能就会 远大于电子的热动能，这个静电能会阻止随后的电子进入量 子点 。 Company Logo
5、量子点的辐射
量子点受光激发产生 的空穴－电子对（即
激子）复合的途径主
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抽运波长为４７３ｎｍ。
辐射峰位于５９７ｎｍ， 斯托克斯（Ｓｔｏｋｅｓ） 频移为２１ｎｍ。
图为测得的ＣｄＳｅ／ＺｎＳ量子 点 光 纤 在 不 同 掺 杂 浓 度 下 的 光 致 荧 光（ＰＬ）增益随光纤长度的变化，其单程光纤增益 可达约３～４ｄＢ。
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2、CdSe量子点的受激辐射阈值
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2. CdTe 量子点的光谱特性
CdTe 量子点是一种粒径较小的纳米微粒, 它存在 固液界面, 故有散射存在。
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CdTe 量子点的共振散射光谱
粒径为318 , 410 nm的CdTe 量子点分别在 597 , 622 nm 处有一个共振散射峰。 考察了318 , 410 , 416 nm 三种粒径的 CdTe 量子点浓度与共振散射峰强度的关系, 共振散射峰强度与CdTe 量子点的浓度存在 较好的线性关系。
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结论
半导体量子点是在纳米尺度原子和分子的集合体, 一般粒径范围 为2～20 nm。当粒子尺寸下降到接近或小于激子玻尔半径时, 费米能级附近的电子能级由准连续能级变为分立能级, 这种现象 称为量子尺寸效应。量子点特有的量子尺寸效应和小尺寸效应使 之呈现出许多与同质单个分子或大块物体不同的光学性质。由于 量子尺寸效应的存在, 纳米晶的光学及电学性质强烈依赖其尺寸。 随着CdTe 纳米晶尺寸的减小, 其量子尺寸效应导致纳米晶的吸 收峰、荧光峰和共振散射峰蓝移。 对于ＣｄＳｅ／ＺｎＳ量子点掺杂的光纤激光器（ＱＤＦＬ）。 激光输出功率与掺杂浓度和光纤长度的乘积有关，当掺杂粒子浓 度达到或超过3×1022m－３时，输出功率趋于饱和。纤芯温 度的变化对输出功率的影响很小，ＱＤＦＬ的热稳定性较好。与 传统的光纤激光器相比，本文提出的ＱＤＦＬ掺杂的饱和浓度较 低，光纤的饱和长度较短，抽运效率更高。
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3、量子点光纤激光器结构
1、CdSe量子点的特性
图为测得的核直径Ｄ＝ ４．９ｎｍ的ＣｄＳｅ／ ＺｎＳ量子点的吸收和发 射光谱。
由图可见，该量子点的第一吸收峰位于５７６ｎｍ（４７３ｎｍ处 的峰为抽运光），在短波长区有连续的吸收，且吸收截面随波长的 减小而增大因此，可以在短波长区任选一个抽运波长。
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在GaAs基材上以自组成法生长InAs量子点的STM影像
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3）.微影蚀刻法(lithography and etching)：以光 束或电子束直接在基材上蚀刻制作出所要之图案，由于 相当费时因而无法大量生产。
以GaAs基材蚀刻窄圆柱式量子点之SEM影像，水平线条约0.5微米
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CdTe 量子点的荧光光谱研究
CdTe 量子点的荧光量子产率高, 荧光光谱窄而对称。结果 表明, 粒径为318 , 410 , 416 nm 的CdTe 量子点分别在 601 , 625 , 654 nm 处有1 个荧光峰。 考察了三种粒径分别为318 , 410 , 416 nm 的CdTe 量 子点浓度与其荧光强度的关系, 荧光峰强度与CdTe 量子点 的浓度存在较好的线性关系。 粒径d 分别为318 , 410 , 416 , 418 , 512 ,615 , 816 nm 的CdTe 量子点的荧光峰波长 λ分别为601 ,625 , 654 , 663 , 667 , 710 , 745 nm。随着粒径的增大, CdTe量子点的荧光峰发生红移。计算表明, d 与λF 不存在 线性关系; 但λF 与ln ( d) 存在较好的线性关系, 其线性 回归为λF =155101 ln ( d) + 415152 , 相关系数为 01995 6 , 据此, 只要测得其荧光峰波长, 可求得其粒径
由于ＣｄＳｅ的上能级寿命很短，因此，能否产生受激辐射或受激辐射的条 件会不会过于苛刻。
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（2）、受激辐射阈值 量子点的光学增益取决于其辐射与无辐射之间的竞争。无辐射损失主 要来自于多粒子俄歇弛豫（Auger Relaxation）以及表面捕获。对 于有外包覆层的CdSe/ZnS量子点，表面捕获效应已被极大消除，无 辐射损失主要是俄歇弛豫。只有当受激辐射过程快于无辐射弛豫时， 能级的受激辐射才会产生。 俄歇弛豫时间： 受激辐射特征时间：
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CdTe 量子点的可见吸收光谱
粒径为318 , 410 , 416 nm 的CdTe 量子点分别在550 , 573 , 590nm 处有1 个可见吸收峰; 且随着CdTe 量子 点粒径的增大,CdTe 量子点吸收峰的峰形变宽、吸光度 ( A) 降低。 考察了粒径分别为318 , 410 , 416 nm 的CdTe 量子点 浓度与吸收峰强度的关系, 实验结果表明, 吸收峰强度与 CdTe 量子点的浓度存在较好的线性关系。 粒径d 分别为410 , 418 , 512 , 615 , 816nm 的CdTe 量子点的吸收峰波长λ分别为573 , 590 , 610 ,630 , 670 nm。计算表明, d 与λA 不存在线性关系; 但λA 与 ln ( d) 存在较好的线性关系。
要有以下三种方式：
1）、电子和空穴直接复合，产生激子态发光 2）、通过表面缺陷态间接复合发光，这种模式的发光比较弱 3）、通过杂质能级复合发光，光强比较强 量子点的发光包括光致发光和电致发光两种