半导体纳米晶.

华南师范人学硕：｝学位论文半导体纳米颗粒载流子的超快弛豫过程摘要半导体纳米材料具有大的非线性系数及超快的光学响应速度，使其有可能成为制作未来高速信息技术器件最理想的材料。

特别是其所具有的超快响应特性，有可能突破现有电子器件的响应速度限制，从而使信息处理的速度产生质的飞跃。

近年来，围绕着半导体纳米材料超快响应特性，学者们作了大量的实验和理论工作，对超快响应的机制作了深入的研究。

针对现有研究现状中存在的问题，本文对半导体纳米材料的超快响应特性作了一些理论的探讨，主要工作有：１．简单介绍了纳米材料的主要特性和物理理论，然后对常用的实验方法进行了说明。

２．建立了载流子弛豫过程的模型。

通过分析量子限制效应及表面效应，总结了半导体纳米颗粒的能级结构，结合载流子的弛豫特征，发现载流子的弛豫过程可用电子速率方程来描述。

３．运用数值模拟方法讨论了激发密度、表面态密度及俘获态电子的弛豫率对弛豫过程的影响。

讨论结果表明，激发密度的增大及表面态的减少都会导致表面态上电子的饱和，使导带上出现电子的积累，导带电子寿命增大；深俘获态电子的弛豫是影响材料响应速度的主要因素。

最后应用此模型对近红外泵浦探测实验的结果进行分析，表明模型可望在实验结果分析上得到应用。

关键词：半导体纳米颗粒；超快载流子弛豫；速率方程；泵浦探测华南师范人学硕一ｌｊ学位论义ＵｌｔｒａｆａｓｔｒｅｌａｘａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｈｏｔｏｅｘｃｉｔｅｄｃｈａｒｇｅｃａｒｒｉｅｒｓｉｎｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓＡｂｓｔｒａｃｔＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｎａｎｏｍａｌ：ｅｒｉａｌｈａｓ１ａｒｇｅｒｎｏｎｌｉｎｅａｒｅｆｆｅｃｔａｎｄｕｌｔｒａｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｄｅｄｓｐｅｅｄ，ｍａｋｅｉｔｔｈｅｍｏｓｔｐｏｔｅｎｔｉａｌｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｔｈｅｄｅｖｉｃｅｓｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ，ｔｈｅｕｌｔｒａｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｄｅｄｓｐｅｅｄｍａｋｅｉｔｈａｓｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｏｂｒｅａｋｔｈｅｌｉｍｉｔｅｄｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅｓ．ｍａｋｅｕｌｔｒａｆａｓｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｂｅｃｏｍｅｐｏｓｓｉｂｌｅ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ａｌｏｔｏｆｗｏｒｋ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｏｒｙａｎａｌｙｚｉｎｇａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ，ｈａｓｂｅｅｎｄｏｎｅｔｏｒｅｖｅａｌｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｕｌｔｒａｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｄ．Ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｐｒｅｓｅｎｔｓｏｍｅｔｈｅｏｒｙｄｉｓｃｕｓｓｏｎｕｌｔｒａｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅ．１．Ｗｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｐｅｒｔｙａｎｄｔｈｅｏｒｙｏｆｔｈｅｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｂｒｉｅｆｌｙ，ａｎｄｔｈａｎａｎａｌｙｓｉｓｓｏｍｅｃｏｍｍｅｎｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｕｓｅｄｉｎｕｌｔｒａｆａｓｔｓｔｕｄｙ．２．Ｂａｓｉｃｏｎｔｈｅｑｕａｎｔｕｍｒｅｓｔｒｉｃｔｅｆｆｅｃｔａｎｄｓｕｒｆａｃｅｅｆｆｅｃｔｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｉＳｍｏｄｅｌｅｄ，ａｎｄｔｈｅｕｌｔｒａｆａｓｔｒｅｌａｘａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｈｏｔｏｅｘｃｉｔｅｄｃｈａｒｇｅｃａｒｒｉｅｒｓｉｎｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｓｄｅｓｃｒｉｐｔｅｄｂｙｒａｔｅｅｑｕａｔｉｏｎ．３．Ｔｈｅｎ，ｓｅｖｅｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈａｔｗｏｕｌｄａｆｆｅｃｔｔｈｉｓｐｒｏｃｅｓｓ，ａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔ．ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｅｘｃｉｔｅｄｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｒｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｓｕｒｆａｃｅｓｔａｔｅｄｅｎｓｉｔｙ，ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｓａｔｕｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｓｔａｔｅｗｏｕｌｄｃａｕｓｅｓｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｂｕｉｌｄ．ｕｐｏｆｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｓｔａｔｅａｎｄｌｅａｄｓｔｏａ１０ｎｇｅｒｌｉｆｅｔｉｍｅ；ｔｈｅｒｅｌａｘａｔｉｏｎｏｆｄｅｅｐｔｒａｐｐｅｄｅｌｅｃｔｒｏｎｓｉｓｔｈｅｍａｉｎｌｉｍｉｔｏｆｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｆｏｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｉｓｍｏｄｅｌｉｓｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｐｕｍｐ－ｐｒｏｂｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｓｈｏｗｉｎｇｐｏｔｅｎｔｉａｌｕｓｅｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎａｌｙｓｉｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ；ｕｌｔｒａｆａｓｔｃａｒｒｉｅｒｒｅｌａｘａｔｉｏｎ；ｒａｔｅｅｑｕａｔｉｏｎ；ｐｕｍｐ－ｐｒｏｂｅ华南师范大学硕十学位论文摘要…………………ＡＢＳＴＲＡＣＴ……………第一章绪论ｆＩ［１ｌｌｌｌｌｌｌＩｌｌｌｌｌｌｌｌ［ＩＩＹ１７６７９６３目录……………………………………………………………………………．．１１．１纳米材料的物理理论……………………………………………………………………………ｌＪ．Ｊ．Ｊ么锅－（Ｋｕｂｏ）厘趁…………………………………………………………………２工Ｊ．２ｊ孽子尼矿窟毛厘乒………………………………………………………………………………２Ｊ．Ｉ．４么弛玩璃《＝应……………………………………………………………………………………………………………．４１．１．ｓ宏鞠量子碰道效应…………………………………………………………………５ＬＬ６房乏将蝴鸯矛黪妒裁应…………………………………………………………………，Ｊ．Ｊ．７刃·詹厥嗨易５邑痘……………………………………………………………………………………………………．．６１．２半导体纳米晶……………………………………………………………………………………６１．３论文主要研究内容………………………………………………………………………………８第二章超快动力学实验方法９２．１超短脉冲激光发展回顾…………………………………………………………………………９２．１．Ｊ锸揪老器…………………………………………………………………………．，，２．Ｌ２筠哦纭≯乒敬右……………………………………………………………………………．１２２．Ｌ３攒锗泼长：扬震………………………………………………………………………………门２．２瞬态吸收（泵浦一探测）………………………………………………………………………一１３２．３瞬态荧光…………………………………………………………………………………………１５２．２．１．龙兕亡黝Ｚ连术……………………………………………………………………………………．Ｊｊｚｚｚｙ当学哀匆，了芘希……………………………………………………………………………Ｊ８２．３四波混频技术…………………………………………………………………………………２０２．４ｚ一扫描技术（Ｚ－－ＳＣＡＮ）…………………………………………………………………。

氧化锌纳米晶的制备及其表征氧化锌是一种广泛应用于各个领域的半导体材料。

在微电子、光电、信息技术和能源领域中，氧化锌尤其是氧化锌纳米晶在材料研究中占有重要的地位。

因此，制备氧化锌纳米晶和对其进行表征，对于进一步研究其相关应用具有重要的意义。

氧化锌纳米晶可以通过不同的方法制备，如热分解、水热法、溶胶凝胶法等。

其中，水热法是制备氧化锌纳米晶的常用方法之一。

这种方法需要使用的原料一般为氢氧化锌、氢氧化钠或氨水等，通过加热、搅拌等手段使溶液在高温、高压的条件下反应制备成氧化锌纳米晶。

水热法相比其它方法制备的氧化锌纳米晶具有良好的形貌、尺寸分布、结晶度和化学纯度。

除了水热法，还可以通过溶胶凝胶法制备氧化锌。

这种方法首先需要制备氧化锌凝胶，然后通过加热、热处理等方式制备氧化锌纳米晶。

溶胶凝胶法能够制备纯度高、晶体质量好的氧化锌纳米晶，但制备条件较为严格，成本也较高。

不同制备方法制备的氧化锌纳米晶在形貌、尺寸分布和结晶度上会有所不同。

因此，对氧化锌纳米晶进行表征就显得尤为重要。

常见的表征方法包括X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、能量散射谱（EDS）等。

其中，XRD作为一种便捷、非破坏性的表征方法，可以优先用于确定氧化锌纳米晶的晶体性质和结晶度。

在XRD图中，能够通过布拉格定律确定氧化锌晶体的衍射角度并与标准的晶体结构图谱进行匹配，从而确定晶体的相位和结晶度。

TEM和HRTEM则可以用于直接观察氧化锌纳米晶的形貌、尺寸和晶体结构。

通过TEM和HRTEM的分析，可以确定氧化锌纳米晶的粒径大小、形态等表征参数以及晶格缺陷和界面分布情况等微观结构信息。

EDS则可以通过检测样品中不同化学元素的特征能量来揭示氧化锌纳米晶的成分和纯度。

最近有越来越多的研究将氧化锌纳米晶作为催化剂、传感器、光电材料、光学材料和生物医学材料等方面的应用研究，因此对其制备及表征将有更加深刻和广泛的意义。

过渡金属离子(Mn、Cu、Fe)掺杂半导体纳米晶的研究进展王晓慧;李晶;赵英凯;李建伟;米航;李静波;段如月;李玲;刘爽【摘要】At present,the major directions of research about improving the photoelectric properties of quantum dots are based on its advantages of zero self absorption,wider emission spectral range,better photochemical stability.Transition metal-doped quantum dots have become an important research direction to improve the photoelectric characterists of quantum dots.Firstly,the doping mechanism,luminous principle and synthetic method of transition metal-doped quantum dots were introduced simply.Then,the latest research progress of transition metal doped quantum dots was reviewed.The corresponding research progress of common transition metal ions was introduced respectively in detail,such as Mn,Cu,Fe.According to review of latest related papers,it was found that the quantum yield of quantum dots and luminescent properties mainly depended on the synthetic method,doping concentration,shell thickness and other factors of doping quantum dots.Finally,current problems in the filed were analyzed,and a few solution methods were proposed.%过渡金属掺杂量子点由于具有零自吸收、更宽的发射光谱范围、更好的光化学稳定性等优点,已经成为提高量子点光电性能的重要研究方向.本文首先简单介绍了其掺杂机制,发光原理,制备方法,然后着重介绍了Mn,Cu,Fe等过渡金属掺杂量子点的最新研究进展.通过对大量相关文献进行总结发现,量子点的量子效率以及发光特性主要受掺杂量子点的制备方法,掺杂浓度,壳层厚度等因素的影响,最后,分析了该领域中目前存在的问题,并提出了今后的研究方向.【期刊名称】《材料科学与工程学报》【年(卷),期】2017(035)003【总页数】6页(P508-512,467)【关键词】过渡金属掺杂;量子点;量子产率;发光特性【作者】王晓慧;李晶;赵英凯;李建伟;米航;李静波;段如月;李玲;刘爽【作者单位】河北大学物理科学与技术学院,河北省光电信息材料重点实验室,河北保定071002;河北大学物理科学与技术学院,河北省光电信息材料重点实验室,河北保定071002;河北大学物理科学与技术学院,河北省光电信息材料重点实验室,河北保定071002;河北大学物理科学与技术学院,河北省光电信息材料重点实验室,河北保定071002;河北大学物理科学与技术学院,河北省光电信息材料重点实验室,河北保定071002;河北大学物理科学与技术学院,河北省光电信息材料重点实验室,河北保定071002;河北大学物理科学与技术学院,河北省光电信息材料重点实验室,河北保定071002;河北大学物理科学与技术学院,河北省光电信息材料重点实验室,河北保定071002;河北大学质量技术监督学院,河北保定071002【正文语种】中文【中图分类】O614半导体纳米粒子也称为量子点[1]，其粒子半径小于或者接近激子的波尔半径。

纳米晶材料中的纳米结构分布及其性能研究纳米晶材料是指晶粒的尺寸在纳米级别的材料。

纳米晶材料的特殊结构使其性质与传统晶体材料有很大不同。

其中，纳米结构分布是影响纳米晶材料性能的重要因素之一。

本文将从基本概念、研究现状和应用方面探讨纳米结构分布对纳米晶材料性质的影响。

一、纳米结构分布的基本概念纳米结构分布指的是晶粒尺寸在纳米级别范围内的晶体材料中，晶粒尺寸分布的情况。

在纳米晶材料中，晶粒尺寸通常在2~100 nm范围内。

因此，纳米结构分布的精确控制至关重要。

纳米结构分布特征包括尺寸分布、形状分布和位置分布。

这些特征会影响纳米晶材料的力学性能、热学性能、光学性能等多个方面。

二、纳米结构分布的研究现状1. 传统制备方法传统制备方法主要包括机械合金化、高能球磨、机械合成、化学气相沉积等。

这些方法可以获得粒径分散的纳米颗粒，但是一般难以获得单一尺寸分布的纳米晶体材料。

2. 现代制备方法现代制备方法主要包括等离子体处理、熔融电解技术、溶胶-凝胶法、气液界面法、原位热解等方法。

这些方法能够获得均匀的纳米结构分布，并且可控程度也更高。

其中，溶胶-凝胶法是一种比较普遍的制备方法，可以获得高品质的纳米晶体材料。

3. 纳米结构分布的调控方法纳米结构分布的调控方法包括机械合成、化学方法、物理方法等。

这些方法主要用于控制晶体材料的尺寸、形状和位置。

其中，机械合成是一种比较简单的方法，但是制备出的纳米晶体材料存在一定的缺陷。

化学方法和物理方法比较复杂，但是可以制备出纳米晶体材料的高精度尺寸和均匀的结构分布。

三、纳米结构分布对纳米晶材料性能的影响纳米结构分布对纳米晶材料的性能具有显著的影响。

首先，纳米晶材料的可塑性和强度会受到晶粒大小、分布和形状的影响。

随着晶粒尺寸的减小，晶界、角界和点缺陷等缺陷的数量也增加，从而降低晶体的可塑性和强度。

其次，纳米结构分布还对纳米晶材料的电性能和热学性能产生影响。

晶粒边界与界面可以产生电子缺陷和杂质缺陷，从而影响材料的电导率和热导率。

半导体纳米材料显现潜在手印技术的研究新进展王鸿飞;李孝君;刘寰;常柏年【摘要】自纳米技术引入到法庭科学领域以来,因其独特的优势,拓宽了手印技术工作人员的思路,受到了国内外法庭科学家的青睐,成为当前国内外手印学科学家研究的热点.本文主要介绍了半导体纳米材料显现手印的概念特点,并就半导体纳米材料显现手印技术的发展历程和最新进展作了较为详细的归纳和总结.【期刊名称】《中国司法鉴定》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】4页(P38-40,58)【关键词】纳米材料;潜在手印;光致发光法【作者】王鸿飞;李孝君;刘寰;常柏年【作者单位】中国人民公安大学,北京100038;公安部物证鉴定中心,北京100038;公安部物证鉴定中心,北京100038;公安部物证鉴定中心,北京100038【正文语种】中文【中图分类】D918;DF794.1引言随着科学技术的快速发展，更多新的科技手段和研究成果应用到法庭科学领域，进一步为法庭科学的进步与发展提供了充分的科学依据。

在法庭科学的人身认定领域中，人身的同一认定已经得到多样化的发展，但是手印仍是人身认定物证中最有力的证据之一。

从1903年人类学家阿方斯-伯特隆“人体测量法”的问世到目前手印检验在人身同一认定领域物证之首地位的确立，从1877年法国医生Aubert利用硝酸银溶液显现手印到当前手印学科学家利用纳米技术显现手印的应用与研究，手印检验技术经过一百多年的发展，逐步形成了以手印发现提取、检验鉴定和数据库查询应用为主要内容的理论和技术体系。

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围（1～100nm）或由它们作为基本单元构成的材料[1]。

半导体纳米晶是尺寸为纳米量级（1nm= 10-9m）的超微颗粒，也称作半导体量子点，是由数目极少的原子或分子组成的原子或原子团簇，通常是由IIB-VI族或 III-V族原子与硅原子构成的化合物。

由于半导体量子点的直径小于其玻尔半径，具有量子尺寸效应和介电限域效应，使得半导体纳米晶显示出独特的荧光特性。