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我国量子点研究取得新突破

http://www.ahedu.cn     2003-09-24 18:18:34 字号:T | T
新华网上海8月17日电 我国量子点研究已经达到国际先进水平:研究人员开展的自组织生长量子点研究在低维半导体物理、材料、器件以及缺陷物理研究等方面,已获得一系列国际领先的科研发现,取得激光器衬料和器件研究的新突破。

  中国科学院上海微系统与信息技术研究所所长封松林,是我国自组织量子点研究的开拓者之一。他介绍说,在通常情况下,块状材料中的电子能朝前后、左右、上下做自由三维运行。当它在任一运动方向上受阻,一些新的物理现象就随之产生。此时,电子就会表现出量子特性,电子能量不再似水般连续流出,而如机关枪的子弹,跳跃式地叠加。而封松林研究的量子点,则是上下、前后、左右3个方向都受到约束,不能自由运动的电子。

  封松林等研究人员对量子点从电子材料生长、物性分析和器件制备等多个方面进行了系统的研究,突破了国际上局限于提高量子点横向均匀性的传统方法,发展了一种通过控制量子点纵向尺寸来提高量子点受限能级一致性的新途径。通过这种途径形成的量子点,就如同水中等间距分布的大小相同的气泡,十分均匀。而以往传统方法形成的量子点的均匀性很难达到这个程度,以致于在应用时影响了电流出光和热力不平衡,甚至有时出不了光,而封松林的这项研究可以大幅度提高量子点材料的发光特性。

  封松林通过研究,掌握了波长在800纳米-1300纳米范围内控制激光器波长的有效方法,并制作出了室温连续激射的量子点激光器。这些研究成果将对医学、军事、通讯等领域产生重大的影响。

  封松林等研究人员,还发现了量子点的双模生长模式,在国际上首次证实了砷化铟和砷化镓量子点界面应力造成的能带变化等有重要意义的研究结果。他的这项重大研究已在国内外权威刊物发表论文100多篇。

背景资料

量子点(quantum dot)是准零维(quasi-zero-dimensional)的奈米材料,由少量的原子所构成。粗略地说,量子点三个维度的尺寸都在100奈米(nm)以下,外观恰似一极小的点状物,其内部电子在各方向上的运动都受到局限,所以量子局限效应(quantum confinement effect)特别显著。由于量子局限效应会导致类似原子的不连续电子能阶结构,因此量子点又被称为「人造原子」(artificial atom)。科学家已经发明许多不同的方法来制造量子点,并预期这种奈米材料在二十一世纪的奈米电子学(nanoelectronics)上有极大的应用潜力。




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