高压下II-VI族量子点的超快载流子动力学

II-VI quantum dots have unique optical and electronic properties, the carrier dynamics plays a primary role in these particular properties. The carrier dynamics is closely related to the electronic energy level structure, which is determined by the size, shape, surface, surroundings of quantum dots. It has been long recognized that pressure is an important surrounding factor. However, the pressure effect on the ultrafast carrier dynamic processes and its microscopic mechanism are not clear yet. We plan to combine the time-resolved ultrafast spectroscopy with diamond anvil cells high pressure apparatus to measure the high pressure ultrafast spectroscopy, and investigate the pressure effect on the ultrafast carrier dynamics. Based on the theoretical calculation and analysis, an appropriate physical model is founded and a clear physical picture is given to explain the experimental results of carrier dynamics under high pressure. These researches will provide theoretical guidance for controlling and improving the optical and electronic properties of II-VI quantum dots, and promote their wide applications in different fields.

II-VI族量子点表现出独特的光电性质，其中载流子的动力学过程起着重要的作用。量子点中载流子的超快动力学过程与其电子的能带结构密切相关，在很大程度上受到量子点的尺寸、形状、表面性质以及周围环境的影响。压力是改变物质性质的一种重要环境因素，但是压力对受激载流子动力学过程的影响以及其微观机制至今仍不清楚。本项目拟把高压产生技术和时间分辨超快光谱技术相结合，通过探测加压条件下载流子的动力学信息，获得压力对载流子动力学过程的影响。同时结合理论计算与分析，构建合适的物理模型，期望能够对压力作用下的载流子动力学过程给出一个清晰的物理图像，从微观角度给出解释相关实验现象的一个理论参考，进而对调控和改良II-VI族半导体的光电性质提供理论指导，促进其在各个领域的广泛应用。

本项目主要利用飞秒超快光谱技术和阻抗谱技术，在高压条件下对典型的II-VI族半导体CdTe和CdSe化合物和一些热电材料进行了原位光电性质测量，探索了其在不同的外部环境和不同的合成条件下的载流子动力学机制及电输运过程，获得了外部环境对能带结构、载流子弛豫路径以及弛豫速率的影响规律。并结合能带理论、泵浦探测理论和等效电路方法探索性地给出了相关的微观解释，我们认为周围环境的变化导致的半导体材料固有能级结构以及由表面效应产生的表面能级的变化，是引起材料光电性质变化的主要原因。本项目的研究为调控和改良材料的光电性质奠定了基础。这些研究工作现已发表论文8篇，还有1篇已接受，一些研究成果正在陆续发表中。