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纳米尺度量子体系输运机理与量子器件理论设计(湖大)

纳米尺度量子体系输运机理与量子器件理论设计(湖大)
纳米尺度量子体系输运机理与量子器件理论设计(湖大)

项目名称纳米尺度量子体系输运机理与量子器件理论设计

推荐单位湖南大学

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主要完成人

1.陈克求

本项目的主持人,对本项目的完成做出了主要贡献,占本人工作量的90%。具体贡献为:在重要发现[1]中完成热导量子化依赖边界条件等主要思想的提出,量子线声子热输运方程的推导和物理模型的建立,结果的分析和文章的撰写;在发现[2]中,提出具有不同带隙宽度材料的杂化程度会导致电学性质变化等主要思想,提出了实现该思想的相应的物理模型,并对结果的分析和论文的撰写给出重要指导;在发现[3]和[4]中,提出了实现负微分电阻和整流效应的物理模型,对结果的分析和论文的撰写给出了重要指导;在发现[5]中,提出了声子间耦合相互作用调控热导的思想,推导了相关方程,对结果的分析和论文的撰写给出重要指导。

2.王玲玲

本项目主要参加人员,与项目负责人进行了长期学术合作。是重要发现[6]的主要完成者,主要创造性贡献在于提出了通过金属波导几何宽度和填充介质材料,调节光波透射谱禁带宽度,实现了宽禁带的等离子体Bragg反射器的思想;并对物理模型的提出、结果的分析提供了重要指导;在发现[3]中参与了结果的讨论。其工作量占本人当时工作量的70%。

3.唐黎明

从事该项研究时是陈克求和王玲玲指导的博士生,在重要科学发现[5]中完成了耦合T型量子结构模型的构建以及数值模拟计算,并完成了计算数据的输出整理和理论结果的讨论分析,对该部分工作的顺利开展做出了重要的学术贡献,其工作量占本人当时工作量的90%。

4.龙梦秋

从事该项研究时是陈克求和王玲玲指导的博士生,在重要科学发现[3]中完成了分子器件模型的构建、优化以及数值模拟计算,并完成了计算数据的输出整理和理论结果的讨论分析,对该部分工作的顺利开展做了重要的学术贡献,其工作量占本人当时工作量的90%。

5.范志强

从事该项研究时是陈克求指导的博士生,在重要科学发现[2]中参与了分子器件模型的构建和结果的讨论分析;在重要科学发现[4]的(1)和(2)中完成了分子器件模型的构建、优化以及数值模拟计算,并完成了计算数据的输出整理和理论结果的讨论分析,对该部分工作的顺利开展做出了重要的学术贡献。其工作量占本人当时工作量的90%。

主要完成单位湖南大学

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量子计算在智能金融发展中的应用前景分析

摘要:智能金融发展迅速。大数据是支持人工智能发展的基础,但随着全球数据体量的爆炸式增长,以及摩尔定律趋于失效,经典计算资源的算力瓶颈问题逐渐显露。而量子计算具有远超经典计算资源的计算能力,能够提升金融服务的智能化水平和响应速度,缩小计算设备的体积,节省能耗,在金融业的应用前景可期,但也任重道远。基于此,本文提出如下建议:一是持续跟踪和支持量子计算技术的发展;二是推动建立量子人工智能商业化研究机制;三是参与量子人工智能技术的研究和攻关。 关键词:量子计算;智能金融;人工智能;机器学习;金融业 当前,我国经济发展已进入新旧动能转换的攻坚期。金融业的基础框架和生态体系也正经历着全面深刻的变革,人工智能技术成为金融业经营模式转型的重要工具。2017年,国务院颁布《新一代人工智能发展规划》,明确提出要加快推进金融业智能化升级,建立金融大数据系统,创新智能金融产品服务,鼓励智能客服、智能风控等技术的广泛应用。然而,和其他新生事物一样,金融业的智能化发展不可能一帆风顺。数据体量增长、研发能力不足、技术风险增加、监管制度滞后等因素,都是我国金融业智能化发展必须面对的困难和挑战。其中,计算能力不足将成为最难克服的障碍之一。数据的爆炸式增长提升了对计算资源的要求,而摩尔定律趋于失效又使得经典计算的算力难以突破,计算资源成为大数据应用的瓶颈。近年来,全球量子信息技术发展迅速,量子计算成为各国竞争的热点领域,并逐步被推向市场,一场“量子霸权”之争呼之欲出。量子计算具有强大的计算能力,能够突破经典计算的极限,在包括金融业在内的许多领域,均具有广泛的应用前景。本文将就量子计算在智能金融发展中的价值、需要克服的困难,以及如何推进量子计算在金融业的应用展开探讨。一、智能金融发展的现状、趋势与技术机制尽管人工智能概念已提出半个多世纪,但其真正蓬勃发展是在2011年以后。随着大数据、云计算和互联网等信息技术的发展,泛在感知数据和GPU 等推动以深度神经网络为代表的人工智能技术快速发展,让人工智能得以广泛投入各类应用

量子阱原理及应用

光子学原理课程期末论文 ——量子阱原理及其应用 信息科学与技术学院 08电子信息工程 杨晗 23120082203807

题目:量子阱原理及其应用 作者:杨晗 23120082203807 摘要:随着半导体量子阱材料的发展,量子阱器件广泛应用于各种领域.本文主 要介绍量子阱的基本特征,重点从量子阱材料、量子阱激光器、量子阱LED、等方面介绍量子阱理论在光电器件方面的发展及其应用。 关键词:量子阱量子约束激光器 量子阱是指由2种不同的半导体材料相间排列形成的、具有明显量子限制效应的电子或空穴的势阱。量子阱的最基本特征是,由于量子阱宽度(只有当阱宽尺度足够小时才能形成量子阱)的限制,导致载流子波函数在一维方向上的局域化。在由2种不同半导体材料薄层交替生长形成的多层结构中,如果势垒层足够厚,以致相邻势阱之间载流子波函数之间耦合很小,则多层结构将形成许多分离的量子阱,称为多量子阱,简单来说,就是由多个势阱构成的量子阱结构为多量子阱,简称为MQW(Multiple Quantum Well),而由一个势阱构成的量子阱结构为单量子阱,简称为SQW(Single Quantum Well)。 一量子阱最基本特征 由于量子阱宽度(只有当阱宽尺度足够小时才能形成量子阱)的限制,导致载流子波函数在一维方向上的局域化。在由2种不同半导体材料薄层交替生长形成的多层结构中,如果势垒层足够厚,以致相邻势阱之间载流子波函数之间耦合很小,则多层结构将形成许多分离的量子阱,称为多量子阱。如果势垒层很薄,相邻阱之间的耦合很强,原来在各量子阱中分立的能级将扩展成能带(微带),能带的宽度和位置与势阱的深度、宽度及势垒的厚度有关,这样的多层结构称为超晶格。有超晶格特点的结构有时称为耦合的多量子阱。量子肼中的电子态、声子态 和其他元激发过程以及它们之间 的相互作用,与三维体状材料中的 情况有很大差别。在具有二维自由 度的量子阱中,电子和空穴的态密 度与能量的关系为台阶形状。而不 是象三维体材料那样的抛物线形 状[1]。 图1半导体超晶格的层状结构,白圈和灰圈代 表两种材料的原子

量子点发光材料综述

量子点发光材料综述 1.量子点简介 1.1量子点的概述 量子点(quantum dot, QD)是一种细化的纳米材料。纳米材料是指某一个维度上的尺寸小于100nm的材料,而量子点则是要求材料的尺寸在3个维度都要小于100nm[1]。更进一步的规定指出,量子点的半径必须要小于其对应体材料的激子波尔半径,其尺寸通常在1-10nm左右[2]。由于量子点半径小于对应体材料的激子波尔半径,量子点能表现出明显的量子点限域效应,此时载流子在三个方向上的运动受势垒约束,这种约束主要是由静电势、材料界面、半导体表面的作用或是三者的综合作用造成的。量子点中的电子和空穴被限域,使得连续的能带变成具有分子特性的分离能级结构[1]。这种分离结构使得量子点有了异于体材料的多种特性以及在多个领域里的特殊应用。 1.2量子点的特性 由于量子点中载流子运动受限,使得半导体的能带结构变成了具有分子原子特性的分离能级结构,表现出与对应体材料完全不同的光电特性。 1.2.1 量子尺寸效应 纳米粒子中的载流子运动由于受到空间的限制,能量发生量子化,连续能带变为分立的能级结构,带隙展宽,从而导致纳米颗粒的吸收和荧光光谱发生变化[3]。这种现象就是典型的量子尺寸效应。研究表明,随着量子点尺寸的缩小,其荧光将会发生蓝移,且尺寸越小效果越显著[4]。 1.2.2 表面效应 纳米颗粒的比表面积为A m=S V =4πR2 4 3 πR3 =3 R ,也就是说量子点比表面积随着颗 粒半径的减小而增大。量子点尺寸很小,拥有极大的比表面积,其性质很大程度上由其表面原子决定。当其表面拥有很大悬挂键或缺陷时,会对量子点的光学性质产生极大影响[5]。 1.2.3 量子隧道效应 量子隧道效应是基本的量子现象之一。简单来说,即当微观粒子(例如电子等)能量小于势垒高度时,该微观粒子仍然能越过势垒。当多个量子点形成有序阵列,载流子共同越过多个势垒时,在宏观上表现为导通状态。因此这种现象又

量子信息与量子计算课程论文

半导体量子点的电子自旋相干和自旋操控 摘要:现在各国科学家都在努力希望实现量子计算机,而量子计算机需要一些重要的量子性质,其一是“量子相干性”。该文介绍了量子相干性,并简略介绍了半导体量子点中的电子的自旋相干性,简要探讨半导体量子点的电子自旋操控的方法 关键词:量子点自旋相干自旋调控 一﹑量子相干性 量子相干性,或者说“态之间的关联性”。其一是爱因斯坦和其合作者在1935年根据假想实验作出的一个预言。这个假想实验时这样的:高能加速器中,由能量生成的一个电子和一个正电子朝着相反的方向飞行,在没有人观测时,两者都处于向右和向左自旋的叠加态而进行观测时,如果观测到电子处于向右自旋的状态,那么正电子就一定处于向左自旋的状态。这是因为,正电子和电子本是通过能量无中生有而来,必须遵守守恒定律。这也就是说,“电子向右自旋”和“正电子向左自旋”的状态是相关联的,称作“量子相干性”。这种相干性只有用量子理论才能说明。 要在量子计算机中实现高效率的并行运算,就要用到量子相干性。彼此有关的量子比特串列,会作为一个整体动作。因此,只要对一个量子比特进行处理,影响就会立即传送到串列中多余的量子比特。这一特点,正是量子计算机能够进行高速运算的关键。 二﹑半导体量子点中的电子的自旋相干性

半导体中的电子电荷相干态已经由超快脉冲激光光谱进行了广 泛的研究。强的激光脉冲在半导体中产生了大量的电子和空穴,它们的动力学过程大致可分成3 个阶段: (1) 无碰撞或相干阶段。在这个阶段内,电子和空穴与光场之间产生了一个相干的耦合振荡,导致 了材料极化强度的振荡,类似于二能级系统的拉比跳跃。 (2) 位相弛豫阶段。在这个阶段内,电子和空穴都失去了它们的位相相干性,类 似于二能级系统的退相弛豫。 (3) 准热平衡阶段。由于电子- 声子相互作用,电子和空穴将能量传递给声子(晶格) ,它们分别弛豫到导 带和价带的顶部,形成准平衡状态。利用不同延迟时间的泵- 探束瞬态吸收光谱可以测量半导体中的退相弛豫时间。图1 是GaAs 三个激发载流子浓度下瞬态差分透射系数ΔT作为延迟时间的函数。 由图1 可见,有两个衰减过程;一个是快过程,另一个是慢过程。前者对应于位相弛豫,后者对应于准热平衡弛豫。实验测得GaAs中 的位相弛豫时间分别为30 ,19 ,13fs ,对应于由小到大三个载流子 浓度。这个位相弛豫时间是较小的,主要是由电子的谷间散射引起的。

量子阱半导体激光器

量子阱半导体激光器 :本文主要叙述了量子阱半导体激光器发展背景、基本理论、主要应用与发展现状。一、发展背景 1962年后期,美国研制成功GaAs同质结半导体激光器,第一代半导体激光器产生。但 这一代激光器只能在液氮温度下脉冲工作,无实用价值。直到1967年人们使用液相外延的方法制成了单异质结激光器,实现了在室温下脉冲工作的半导体激光器。1970年,贝尔实验室有一举实现了双异质结构的在室温下连续工作的半导体激光器。至此之后,半导体激光 器得到了突飞猛进的发展。半导体激光器具有许多突出的优点:转换效率高、覆盖波段范围 广、使用寿命长、可直接调制、体积小、重量轻、价格便宜、易集成等。其发展速度之快、 应用范围之广、潜力之大是其它激光器所无法比拟的。但是,由于应用的需要,半导体激光 器的性能有待进一步提高。 80年代,量子阱结构的出现使半导体激光器出现了大的飞跃。量子阱结构源于60年代末期贝尔实验室的江崎(Esaki)和朱肇祥提出超薄层晶体的量子尺寸效应。当超薄有源层材料 后小于电子的德布罗意波长时,有源区就变成了势阱区,两侧的宽带系材料成为势垒区,电 子和空穴沿垂直阱壁方向的运动出现量子化特点。从而使半导体能带出现了与块状半导体完

全不同的形状与结构。在此基础上,根据需要,通过改变超薄层的应变量使能带结构发生变 化,发展起来了应变量子阱结构。这种所谓“能带工程”赋予半导体激光器以新的生命力, 其器件性能出现大的飞跃。具有量子阱结构的量子阱半导体激光器与双异质结半导体激光器 (DH)相比,具有阈值电流密度低、量子效应好、温度特性好、输出功率大、动态特性好、 寿命长、激射波长可以更短等等优点。目前,量子阱已成为人们公认的半导体激光器发展的 根本动力。 其发展历程大概为:1976年,人们用GaInAsP/InP实现了长波长激光器。对于激光腔 结构,Kogelnik和Shank提出了分布反馈结构,它能以单片形式形成谐振腔。Nakamura用实验证明了用光泵浦的GaAs材料形成的分布反馈激光器(DBR)。Suematsu提出了用于光通信的动态单模激光概念,并用整体激光器验证了这种想法。1977年,人们提出了所谓的面 发射激光器,并于1979年做出了第一个器件。目前,垂直腔面发射激光器(VECSEL)已用于千兆位以太网的高速网络。自从Nakamura实现了GaInN/GaN蓝光激光器,可见光半导体激 光器在光盘系统中得到了广泛应用,如CD播放器、DVD系统和高密度光存储器。1994年,一种具有全新机理的波长可变、可调谐的量子级联激光器研制成功,且最近,在此又基础上

量子点发光材料综述

量子点 1.量子点简介 1.1量子点的概述 量子点(quantum dot, QD)是一种细化的纳米材料。纳米材料是指某一个维度上的尺寸小于100nm的材料,而量子点则是要求材料的尺寸在3个维度都要小于100nm[1]。更进一步的规定指出,量子点的半径必须要小于其对应体材料的激子波尔半径,其尺寸通常在1-10nm左右[2]。由于量子点半径小于对应体材料的激子波尔半径,量子点能表现出明显的量子点限域效应,此时载流子在三个方向上的运动受势垒约束,这种约束主要是由静电势、材料界面、半导体表面的作用或是三者的综合作用造成的。量子点中的电子和空穴被限域,使得连续的能带变成具有分子特性的分离能级结构[1]。这种分离结构使得量子点有了异于体材料的多种特性以及在多个领域里的特殊应用。 1.2量子点的特性 由于量子点中载流子运动受限,使得半导体的能带结构变成了具有分子原子特性的分离能级结构,表现出与对应体材料完全不同的光电特性。 1.2.1 量子尺寸效应 纳米粒子中的载流子运动由于受到空间的限制,能量发生量子化,连续能带变为分立的能级结构,带隙展宽,从而导致纳米颗粒的吸收和荧光光谱发生变化[3]。这种现象就是典型的量子尺寸效应。研究表明,随着量子点尺寸的缩小,其荧光将会发生蓝移,且尺寸越小效果越显著[4]。 1.2.2 表面效应 纳米颗粒的比表面积为,也就是说量子点比表面积随着颗 粒半径的减小而增大。量子点尺寸很小,拥有极大的比表面积,其性质很大程度上由其表面原子决定。当其表面拥有很大悬挂键或缺陷时,会对量子点的光学性质产生极大影响[5]。 1.2.3 量子隧道效应 量子隧道效应是基本的量子现象之一。简单来说,即当微观粒子(例如电子等)能量小于势垒高度时,该微观粒子仍然能越过势垒。当多个量子点形成有序阵列,载流子共同越过多个势垒时,在宏观上表现为导通状态。因此这种现象又

(完整word版)量子点LED

量子点LED专题报告 一、什么是量子点LED? 量子点LED是把有机材料或者LED芯片和高效发光无机纳米晶体结合在一起而产生的具有新型结构的量子点有机发光器件。相对于传统的有机荧光粉,量子点具有发光波长可调(可覆盖可见和近红外波段)、荧光量子效率高(可大于90%)、颗粒尺寸小、色彩饱和度高、可 低价溶液加工、稳定性高等优点,尤其值得注意的是高色纯度的发光使得其色域已经可以超过HDTV标准色三角。因此基于量子点的发 光二极管,有望应用于下一代平板显示和照明。

表征量子点的光电参数: 1、光致发光谱(PL谱):光致发光谱反映的是发射光波长与发光强度的关系。从PL谱上可以得到发光颜色的单色性、复合发光的机制、量子点的颗粒尺寸大小及分布均匀性、本征发射峰波长等基本光学信息。量子点光致发光谱的半高宽越窄,说明量子点的发光单色性越好,器件的缺陷和杂质复合发光越少。 2、紫外可见吸收谱:量子点的紫外可见吸收谱反映的是量子点对不同波长光的吸收程度,从谱中吸收峰的位置可计算出量子点的禁带宽度。量子点吸收谱的第一吸收峰与光致发光谱的发射峰的偏移是斯托

克斯位移,斯托克斯位移越大,量子点的自吸收越弱,量子点的荧光强度越高。 3、光致发光量子产率:量子点溶液的光致发光量子产率是通过与标准荧光物质(一般用罗丹明6G)的荧光强度对比而测出。量子点高的量子产率能有效提升器件的发光效率,但纯核量子点沉积成薄膜后量子产率将比在溶液中的量子产率下降1到2个数量级。量子点也存在荧光自淬灭现象,这是由存在于不均匀尺寸分布的量子点中的激子通过福斯特能量转移到非发光点进行非辐射复合所引起。 二、量子点LED在照明显示中的应用方案 量子点的发射峰窄、发光波长可调、荧光效率高、色彩饱和度好,非常适合用于显示器件的发光材料。量子点LED在照明显示领域中的应用方案主要包括两个方面:a、基于量子点光致发光特性的量子点背光源技术(QD-BLU,即光致量子点白光LED);b、基于量子点电致发光特性的量子点发光二极管技术(QLED)。

半导体量子点及其应用概述_李世国答辩

科技信息2011年第29期 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 0引言 近年来半导体材料科学主要朝两个方向发展:一方面是不断探索扩展新的半导体材料,即所谓材料工程;另一方面是逐步从高维到低维深入研究己知半导体材料体系,这就是能带工程。半导体量子点就是通过改变其尺寸实现能级的改变,达到应用的目的,这就是半导体量子点能带工程。半导体量子点是由少量原子组成的准零维纳米量子结构,原子数目通常在几个到几百个之间,三个维度的尺寸都小于100纳米。载流子在量子点的三个维度上运动受尺寸效应限制,量子效应非常显著。在量子点中,由于量子限制效应作用,其载流子的能级类似原子有不连续的能级结构,所以量子点又叫人造原子。由于特殊能级结构,使得量子点表现出独特的物理性质,如量子尺寸效应、量子遂穿效应、库仑阻塞效应、表面量子效应、量子干涉效应、多体相关和非线性光学效应等,它对于基础物理研究和新型电子和光电器件都有很重要的意义,量子点材料生长和器件应用研究一直是科学界的热点之一[1]。 1量子点制备方法 目前对量子点的制备有很多方法,主要有外延技术生长法、溶胶-凝胶法(Sol-gel 和化学腐蚀法等,下面简单介绍这几种制备方法: 1.1外延技术法 外延技术法制备半导体量子点,主要是利用当前先进的分子束外延(MBE、金属有机物分子束外延(MOCVD和化学束外延(CBE等技术通过自组装生长机理,在特定的生长条件下,在晶格失配的半导体衬底上通过异质外延来实现半导体量子点的生长,在异质外延外延中,当外延材料的生长达到一定厚度后,为了释放外延材料晶格失配产生的应力能,外延材料就会形成半导体量子点,其大小跟材料的晶格失配度、外延过程中的条件控制有很大的关系,外延技术这是目前获得高质量半导体量子点比较普遍的方法,缺点是对半导体量子点的生长都是在高真空或超高真空下进行,使得材料生长成本非常高。1.2胶体法

量子计算和量子信息(量子计算部分,Nielsen等着)6

6.1 当x=0时有(2|0><0|-I )|x>=|0> 当x>0时有(2|0><0|-I )|x>=-|x> 所以2|0><0|-I I 即为相移算子 6.2 |φ><φ|=1/N Σ i =0 N?1Σ j =0 N?1|i><φ|-I )Σ k =0N?1 a k |k>=2/N Σi =0 N?1Σ j =0 N?1|i>-Σk =0 N?1a k |k> 而|i>,|j>,|k>都经过标准归一化,所以当|j>=|k>时,有|j>!=|k> 时,有|j>-Σ k =0 N?1a k |k>=Σ k =0 N?1[-a k +]|k> 其中=Σ k =0 N?1a k N 6.3 (此处为验证Grover 迭代能写成以下矩阵形式) |φ>=cos(θ/2)|α>+sin(θ/2)|β>写成向量形式为[cos(θ/2) sin(θ/2)]T 所以G|φ>= cos θ?sin θsin θ cos θ cos(θ/2)sin(θ/2) = cos(3θ/2) sin(3θ/2) =cos(3θ/2)|α>+sin(3θ/2)|β> 所以Grover 迭代能写成G= cos θ ?sin θsin θ cos θ 6.4 按照书上只有一解的过程,对于多解只能测量出所有解的和 6.5 6.6 (⊙为张量积符号 X 为PauliX 门, Z 为PauliZ 门) 框中的门可以表示为 (X ⊙X)(I ⊙H )(|0><0|⊙I+|1><1|⊙X )(I ⊙H)(X ⊙X) =X|0><0|X ⊙XHHX+X|1><1|X ⊙XHXHX(HXH=Z) =|1><1|⊙I +|0><0|⊙(-Z) =(I -|0><0|)⊙I +|0><0|⊙(I-2|0><0|)

东南大学纳米材料课程总结

什么是量子点 Ⅱ-Ⅵ族量子点有什么独特的荧光特性? 与传统有机染料相比,量子荧光点有什么优势? 表征荧光量子点的步骤或注意点? 什么是EPR效应?在肿瘤治疗方面有什么作用 斑块的形成,POCT试纸的机制 靶向药物按照作用机制可以分为几类?P157 什么是激子态?针对他的特性有什么应用? 纳米材料、一维、二维纳米材料定义?纳米颗粒? 简述美罗华单克隆抗体进入人体对肿瘤细胞的主要杀伤机制 胶体金与蛋白质的结合方式?环境pH对二者的结合有何影响? 为何可以用柠檬酸钠还原氯金酸制备纳米金胶体?原理。纳米颗粒的粒径? 胶体金聚集使溶液变色的原因 纳米颗粒进行磁感应热疗时,肿瘤的散热方式 列举磁性纳米粒子的制备方法以及他们的优缺点 高温分解法制备磁性纳米粒子有什么特点? 如何让将沉淀反应控制生成纳米颗粒 简述在成核扩散控制模型中,过饱和度对成和速度和生长速度的影响 影响纳米颗粒制备的重要因素、条件 哪几种方法可以获得窄粒度分布的纳米粒子 Ostwald熟化机制?如何制备粒径均匀的纳米颗粒 使纳米颗粒粒径变大的两种机制 剩磁,矫顽力,超顺磁性,量子尺寸效应 超顺磁性与尺寸温度的关系 能级?比较分子能级和半导体颗粒的能级 表面效应?纳米结构? 纳米材料的研究意义?特性?(表,小尺,量,宏) 纳米粒子的表面修饰有哪些方法? *lamer成核扩散控制模型p54 什么是激子态?针对他的特性有什么应用? 在半导体中,如果一个电子从满的价带激发到空的导带上去,则在价带内产生一个空穴,而在导带内产生一个电子,从而形成一个电子-空穴对。空穴带正电,电子带负电,它们之间的库仑互相吸引作用在一定的条件下会使它们在空间上束缚在一起,这样形成的复合体称为激子。 四、表征荧光量子点的步骤或注意点? 然后表征的注意事项就是 1.测紫外吸收光谱 2.选用最大吸收峰位置的波长的光为激发光 3.注意区分倍频光与真正的荧光 五、什么是EPR效应?在肿瘤治疗方面有什么作用 ERP(enhanced permeability and retention effect)效应就是增强渗透滞留效应(增强透过性与保留效应)相对于正常组织,某些尺寸的分子或颗粒更趋向于聚集在肿瘤组织的性质。

量子阱半导体激光器简述

上海大学2016~2017 学年秋季学期研究生课程考试 (论文) 课程名称:半导体材料(Semiconductor Materials) 课程编号:101101911 论文题目: 量子阱及量子阱半导体激光器简述 研究生姓名: 陈卓学号: 16722180 论文评语: (选题文献综述实验方案结论合理性撰写规范性不足之处) 任课教师: 张兆春评阅日期: 课程考核成绩

量子阱及量子阱半导体激光器简述 陈卓 (上海大学材料科学与工程学院电子信息材料系,上海200444) 摘要: 本文接续课堂所讲的半导体激光二极管进行展开。对量子阱结构及其特性以及量子阱激光器的结构特点进行阐释。最后列举了近些年对量子阱激光器的相关研究,包括阱层设计优化、外部环境的影响(粒子辐射)、电子阻挡层的设计、生长工艺优化等。 关键词:量子阱量子尺寸效应量子阱激光器工艺优化

一、引言 半导体激光器自从1962年诞生以来,就以其优越的性能得到了极为广泛的应用[1],它具有许多突出的优点:转换效率高、覆盖波段范围广、使用寿命长、可直接调制、体积小、重量轻、价格便宜、易集成等。随着新材料新结构的不断涌现和制造工艺水平的不断提高,其各方面的性能也进一步得到改善,应用范围也不在再局限于信息传输和信息存储,而是逐渐渗透到材料加工、精密测量、军事、医学和生物等领域,正在迅速占领过去由气体和固体激光器所占据的市场。 20世纪70年代的双异质结激光器、80年代的量子阱激光器和90年代出现的应变量子阱激光器是半导体激光器发展过程中的三个里程碑。[2]制作量子阱结构需要用超薄层的薄膜生长技术,如分子外延术(MBE)、金属有机化合物化学气相淀积(MOCVD)、化学束外延(CBE)和原子束外延等。[3]我国早在1974年就开始设计和制造分子束外延(MBE)设备,而直到1986年才成功的制造出多量子阱激光器,在1992年中科院半导体所(ISCAS)使用国产的MBE设备制成的GRIN-SCH InGaAs/GaAs应变多量子阱激光器室温下阈值电流为1.55mA,连续输出功率大于30mW,输出波长为1026nm。[4] 量子阱特别是应变量子阱材料的引入减少了载流子的一个自由度,改变了K 空间的能带结构,极大的提高了半导体激光器的性能,使垂直腔表面发射激光器成为现实,使近几年取得突破的GaN蓝绿光激光器成为新的研究热点和新的经济增长点,并将使半导体激光器成为光子集成(PIC)和光电子集成(OEIC)的核心器件。 减少载流子一个自由度的量子阱已经使半导体激光器受益匪浅,再减少一个自由度的所谓量子线(QL)以及在三维都使电子受限的所谓量子点(QD)将会使半导体激光器的性能发生更大的改善,这已经受到了许多科学家的关注,成为半导体材料的前沿课题。 二、量子阱的结构与特性 1、态密度、量子尺寸效应与能带 量子阱由交替生长两种半导体材料薄层组成的半导体超晶格产生。超晶格结构源于60年代末期贝尔实验室的江崎(Esaki)和朱肇祥提出超薄层晶体的量子尺寸效应。当超薄有源层材料后小于电子的德布罗意波长时,有源区就变成了势阱区,两侧的宽带系材料成为势垒区,电子和空穴沿垂直阱壁方向的运动出现量子化特点。从而使半导体能带出现了与块状半导体完全不同的形状与结构。1970年首次在GaAs半导体上制成了超晶格结构。江崎(Esaki)等人把超晶格分为两类:成分超晶格和掺杂超晶格。理想超晶格的空间结构及两种材料的能带分布分别如图1和图2。

量子计算发展现状的研究与应用

量子计算发展现状的研究与应用 (关亚琴11201131399276 西南大学) 摘要:本文对量子计算的最新研究方向进行了介绍,简述了量子计算和量子信息技术的重要应用领域。分析了量子计算机与经典计算机相比所具有的优点和目前制约量子计算机应用发展的主要因素,强调发展大规模的量子计算和实现强关联多系统的量子模拟,是当前量子计算的主流。文章主体部分主要介绍了量子计算机硬件研究方面的进展。最后展望了量子计算的未来发展趋势。 关键字:量子计算量子计算机量子算法

目录 1引言 (3) 2量子计算的研究进程 (4) 3量子计算机的优势 (5) 4量子计算的应用 (5) 4.1 保密通信 (5) 4.2 量子算法 (5) 4.3 量子计算机技术发展 (6) 4.4 量子计算机的优点 (6) 4.4.1 存储量大、速度高 (6) 4.4.2 可以实现量子平行态 (6) 4.5 量子计算机发展现状和未来趋势 (6) 4.5.1 量子计算机实现的技术障碍 (6) 4.5.2 量子计算机的现状 (7) 4.5.3 量子计算机的未来 (7) 5制约量子计算机发展的因素 (7) 6结语 (7) 7参考文献: (8)

1引言 众所周知,信息科学在推动人类社会文明进步和提高人类生活方面发挥着重大作用,然而,在人类迈入二十一世纪的今天,信息科学也面临着新的挑战。经典计算机随着电子元器件发展空间接近于极限值,其运算速度也将接近于极限值。另外,计算机能否实现不可破译?不可窃听的保密通信?这些问题都是近年来数学家和电子技术方面的专家们关注的主要课题。如今,随着量子理论和信息科学的相结合,为这些问题的解开辟了新的方向,从而也使得量子计算机成为了当今科研方面研究的热题。

量子点的制备方法综述及展望

量子点的制备方法综述及展望 1.前言 在最近的几十年里,量子点(QDs)即半导体纳米晶体(NCs)由于具有独特的电子和发光性质以及量子点在生物标记,发光二极管,激光和太阳能电池等领域的应用成为大家关注的焦点。英语论文。 量子点尺寸大约为1-10 纳米,它的尺寸和形状可以精确的通过反应时间、温度、配体来控制。当量子点尺寸小于它的波尔半径的时候,量子点的连续能级开始分离,它的值最终由它的尺寸决定。随着量子点的尺寸变小,它的能隙增加,导致发射峰位置蓝移。由于这种量子限域效应,我们称它为“量子点” 。1998 年 , Alivisatos和 Nie 两个研究小组首次解决了量子点作为生物探针的生物相容性问题, 他们利用MPA 将量子点从氯仿转移到水溶液,标志着量子点的生物应用的时代的到来。目前,量子点最引人瞩目的的应用领域之一就是在生物体系中做荧光探针。 与传统的有机染料相比,量子点具有无法比拟的发光性能,比如尺寸可调的荧光发射,窄且对称的发射光谱宽且连续的吸收光谱,极好的光稳定性。通过调节不同的尺寸,可以获得不同发射波长的量子点。窄且对称的荧光发射使量子点成为一种理想的多色标记的材料。 由于宽且连续的吸收光谱,用一个激光源就可以同时激发一系列波长不同荧光量子点量子点良好的光稳定性使它能够很好的应用于组织成像等。硕士网为你提供计算机硕士论文。 量子点集中以上诸多优点是十分难得的,因此这就要求我们制备出宽吸收带,窄且对称的发射峰,高的量子产率稳定和良好生物兼容性的稳定量子点。 现在用作荧光探针的量子点主要有单核量子点(CdSe,CdTe,CdS)和核壳式量子点(CdSe/ZnS[39], CdSe/ZnSe[40])。量子点的制备方法主要分为在水相体系中合成和在有机相体系中合成。 本文主要以制备量子点的结构及合成方法为主线分为两部分:第一部分综述了近十几年量子点在有机相中的制备方法的演变历程,重点包括前体的选择,操作条件和合成量子点结构。第二部分介绍了近十几年量子点在水相中制备方法的改进历程,重点包括保护剂的选择及水热法及微波辅助法合成方法。 2.在有机体系中制备在有机相中制备量子点主要采用有机金属法,有机金属法是在高沸点的有机溶剂中利用前躯体热解制备量子点的方法,即将有机金属前躯体溶液注射进250~300℃的配体溶液中,前躯体在高温条件下迅速热解并成核,晶核缓慢生长成为纳米晶粒。通过配体的吸附作用阻滞晶核生长,并稳定存在于溶剂中。配体所采用的前躯体主要为烷基金属(如二甲基隔)和烷基非金属(如二-三甲基硅烷基硒)化合物,主配体为三辛基氧化膦(TOPO),溶剂兼次配体为三辛基膦(TOP)。这种方法制备量子点,具有可制备量子点的种类多、改进纳米颗粒性能的方法多及所量子点的量子产率高等优点,其粒径分布可用多种手段控制,因而成为目前制备量子点的主要方法。 2.1 单核量子点的制备1993 年,Murray 等采用有机金属试剂作为反应前驱物,在高温有机溶剂中通过调节反应温度,合成了量子产率约为10%、单分散(± 5%)的CdSe 量子点。他们采用TOPO 作为有机配位溶剂,用Cd(CH3)2 和TOP-Se 作为反应前驱物,依次将其注入到剧烈搅拌 的350℃TOPO 溶液中,在短时间内生成大量的CdSe 纳米颗粒晶核,然后迅速降温至240℃以阻止CdSe 纳米颗粒继续成核,随后升温 到260~280℃并维持一段时间,根据其吸收光谱监测晶体的生长,当晶体生长到所需要的尺寸时,将反应液冷却至60℃。加入丁醇防止TOPO 凝固,随后加入过量的甲醇,由于CdSe 纳米颗粒不溶于甲醇,通过离心便可得到CdSe 纳米颗粒。通过改变温度,可以将粒径控制在2.4~13nm 之间,且表面的TOPO 可以用吡啶、呋喃等代替。此后,Peng 等又通过进一步优化工艺条件 ,将两组体积不同,配比一定的Cd (CH3) 2、 Se、TOP 的混合溶液先后快速注入高温 TOPO 中的方法制得了棒状的 CdSe量子点,从而扩展了该合成方法对量子点纳米晶粒形状的控制。利用这种方法合成的量子点受到杂质和晶格缺陷的影响,因此量子产率较低。由于Te 更容易被氧化,所以制备高质量的CdTe 要比制备CdSe,CdS 难得多。2001 年,Dmitri.V 等用DDA(十二胺)代替TOPO作反应溶剂合成高质量的CdTe 量子点,量子产率可达65%,且窄的发射光谱覆盖红色和绿色

量子阱半导体激光器

量子阱半导体激光器的原理及应用 刘欣卓(06009406) (东南大学电子科学与工程学院南京 210096) 光电调制器偏置控制电路主要补偿了激光调制器的温漂效应,同时兼顾了激光器输出功率的变化。链路采用的激光器带有反馈PD,输出对应的电压信号。该信号经过放大后直接作为控制系统的输入,将两者的电压相减控制稳定后再放大。反馈光信号经过光电转换和滤波放大两个环节。最后一节采用低通滤波器排除射频信号的影响。放大环节有两个作用。其一:补偿采样过程中1%的比例;其二:通过微调放大倍数实现可调的偏置。偏 置控制主要是一个比例积分环节,输出作为调制器的偏置。 关键词:光电调制器;模拟偏置法;误差 High-speed Optical Modulator Bias Control LIU XinZhuo 2) (06009406) (1)Department of Electronic Engineering, Southeast University, Nanjing, 210096 Abstract: The optical modulator bias control circuit compensates for the drift of the laser modulator effect. It also takes into account the changes in the laser output power. Link uses the laser with feedback PD and the output corresponds to voltage signal. The signal after amplification is acted as the input of the control system. After the two voltage signals reduction and stability, the output may be amplified. The feedback optical signal includes photoelectric conversion and filtering amplification. The last part of circuit excludes the influence of the RF signal through a low pass filter. We know that enlarge areas have two roles. First: it can compensate for sampling ratio of 1%of the process; Second: it can realize adjustable bias by fine-tune magnification. The bias control is a proportional integral part of the output of the modulator bias. Abstract: Specific charge of electron; magnetic focusing; magnetic control tube; Zeeman effects; error 作者的个人学术信息: 刘欣卓,1991年,女,南京市。大学本科,电 子科学与工程学院。liuxinzhuo@https://www.doczj.com/doc/f818612246.html,. 1.量子阱半导体激光器的发展历程 1.1激光器研制的现状 随着光子技术的发展,光子器件及其集成技术在各领域的应用前景越来越广阔,尤其在一些数据处理速率要求极高的领域,光子器件正逐步取代电子器件。可以预见,不久的将来,光子器件及光子集成线路在各行业所占的比重将不亚于目前集成电路在各领域的地位及作用。而激光器作为光子器件的核心之一,对其新型结构的研制更是早就提上了日程,并取得了一定的进展。 为了研制出阈值电流低、量子效率高、工作于室温环境、短波长、长寿命和光束质量好等要求的半导体激光器, 研究人员致力于寻找新工作原理、新材料、新结构以及各种新的技术。在此,半导体激光器(LD),特别是量子阱半导体激光器(QWLD)正逐步作为光通信和光互连中的重要光源。 1. 2半导体激光器 半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的一类激光器,由于物质结构上的差异,较常规激光器而言,产生激光的具体过程比较特殊。 半导体激光器工作物质的种类有砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)

量子点的制备方法

量子点的制备方法综述及展望 来源:https://www.doczj.com/doc/f818612246.html, 1.前言 在最近的几十年里,量子点(QDs)即半导体纳米晶体(NCs)由于具有独特的电子和发光性质以及量子点在生物标记,发光二极管,激光和太阳能电池等领域的应用成为大家关注的焦点。中国硕士论文网提供大量免费英语论文。 量子点尺寸大约为1-10 纳米,它的尺寸和形状可以精确的通过反应时间、温度、配体来控制。当量子点尺寸小于它的波尔半径的时候,量子点的连续能级开始分离,它的值最终由它的尺寸决定。随着量子点的尺寸变小,它的能隙增加,导致发射峰位置蓝移。由于这种量子限域效应,我们称它为“量子点”。1998 年 , Alivisatos和 Nie 两个研究小组首次解决了量子点作为生物探针的生物相容性问题, 他们利用MPA 将量子点从氯仿转移到水溶液,标志着量子点的生物应用的时代的到来。目前,量子点最引人瞩目的的应用领域之一就是在生物体系中做荧光探针。 与传统的有机染料相比,量子点具有无法比拟的发光性能,比如尺寸可调的荧光发射,窄且对称的发射光谱宽且连续的吸收光谱,极好的光稳定性。通过调节不同的尺寸,可以获得不同发射波长的量子点。窄且对称的荧光发射使量子点成为一种理想的多色标记的材料。 由于宽且连续的吸收光谱,用一个激光源就可以同时激发一系列波长不同荧光量子点量子点良好的光稳定性使它能够很好的应用于组织成像等。硕士网为你提供计算机硕士论文。 量子点集中以上诸多优点是十分难得的,因此这就要求我们制备出宽吸收带,窄且对称的发射峰,高的量子产率稳定和良好生物兼容性的稳定量子点。 现在用作荧光探针的量子点主要有单核量子点(CdSe,CdTe,CdS)和核壳式量子点(CdSe/ZnS[39], CdSe/ZnSe[40])。量子点的制备方法主要分为在水相体系中合成和在有机相体系中合成。 本文主要以制备量子点的结构及合成方法为主线分为两部分:第一部分综述了近十几年量子点在有机相中的制备方法的演变历程,重点包括前体的选择,操作条件和合成量子点结构。第二部分介绍了近十几年量子点在水相中制备方法的改进历程,重点包括保护剂的选择及水热法及微波辅助法合成方法。 2.在有机体系中制备在有机相中制备量子点主要采用有机金属法,有机金属法是在高沸点的有机溶剂中利用前躯体热解制备量子点的方法,即将有机金属前躯体溶液注射进250~300℃的配体溶液中,前躯体在高温条件下迅速热解并成核,晶核缓慢生长成为纳米晶粒。通过配体的吸附作用阻滞晶核生长,并稳定存在于溶剂中。配体所采用的前躯体主要为烷基金属(如二甲基隔)和烷基非金属(如二-三甲基硅烷基硒)化合物,主配体为三辛基氧化膦(TOPO),溶剂兼次配体为三辛基膦(TOP)。这种方法制备量子点,具有

2021公需课《量子信息技术及应用》考试与答案

量子信息技术及应用 单选题 1.关于量子计算带来的全新挑战,下列表述错误的是()。(3.0分) A.1994年由P.Shor证明量子计算机高效解决大数分解和离散对数问题 B.1984年BB84协议的发表,量子密码学终于正式诞生了 C.后量子公钥密码学目前正处于发展中,尚未破解 D.量子中继已经发展成熟,不需要依赖可信中继组网 我的答案:D √答对 2.墨子号量子科学实验卫星(简称“墨子号”),于(),在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射升空。( 3.0分) A.2013年6月16日 B.2016年6月16日 C.2013年8月16日 D.2016年8月16日 我的答案:D √答对 3.我国成功构建的世界上最长的QKD骨干网络是()。(3.0分) A.北京至上海 B.上海至合肥 C.合肥至济南 D.济南至北京 我的答案:A √答对 4.关于量子计算技术在我国的应用,下列表述错误的是()。(3.0分) A.2014年,完成第一个超导量子比特 B.2015年,提高量子比特相干寿命,达到国际水平 C.2016年,四超导量子比特芯片,演示求解线性方程组 D.2017年,十超导量子比特芯片,是已公开资料中超导量子比特纠缠数目最多的 我的答案:D √答对 5.后量子公钥密码(PQC)是由:NIST于()正式启动PQC项目,面向全球征集PQC算法,推动标准化。(3.0分)

A.2013年12月 B.2016年12月 C.2013年8月 D.2016年8月 我的答案:B √答对 6.关于量子计算对密码学的影响,下列表述错误的是()。(3.0分) A.RSA、D—H、DSA等非对称密码体系会被Shor算法完全破坏 B.对于对称密码体系,量子计算机带来的影响稍小 C.目前已知的Grover量子搜索算法使得加密密钥的有效长度减半 D.RSA、ECC、DSA等公钥密码体制都是绝对安全的 我的答案:D √答对 7.关于量子的原理特性,下列表述错误的是()。(3.0分) A.量子态的不可分割 B.量子态的叠加、不可复制 C.量子态的纠缠 D.量子态可以克隆 我的答案:D √答对 8.(),德国柏林大学教授普朗克首先提出了“量子论”。(3.0分) A.1895年 B.1900年 C.1945年 D.1947年 我的答案:B √答对 9.BB84方案,是()由Bennett和Brassard提出利用单光子偏振态实现的第一个QKD(量子密钥分发)协议。(3.0分) A.1984年 B.1988年 C.1991年 D.1994年 我的答案:A √答对

量子阱半导体激光器的的基本原理及其应用

量子阱半导体激光器的的基本原理及其应用 无研01 王增美(025310) 摘要:本文主要阐述了量子阱及应变量子阱材料的能带结构,以及能态密度和载流子有效质量的变化对激光器阈值电流等参数的影响,简要说明了量子阱激光器中对光场的波导限制。最后对量子阱半导体激光器的应用作了简要的介绍,其中重点是GaN 蓝绿光激光器的发展和应用。 引言 半导体激光器自从1962年诞生以来,就以其优越的性能得到了极为广泛的应用,随着新材料新结构的不断涌现和制造工艺水平的不断提高,其各方面的性能也不断得到改善,应用范围也不在再局限于信息传输和信息存储,而是逐渐渗透到材料加工、精密测量、军事、医学和生物等领域,正在迅速占领过去由气体和固体激光器所占据的市场。 20世纪70年代的双异质结激光器、80年代的量子阱激光器和90年代出现的应变量子阱激光器是半导体激光器发展过程中的三个里程碑。制作量子阱结构需要用超薄层的薄膜生长技术,如分子外延术(MBE )、金属有机化合物化学气相淀积(MOCVD )、化学束外延(CBE )和原子束外延等。我国早在1974年就开始设计和制造分子束外延(MBE )设备,而直到1986年才成功的制造出多量子阱激光器,在1992年中科院半导体所(ISCAS )使用国产的MBE 设备制成的GRIN-SCH InGaAs/GaAs 应变多量子阱激光器室温下阈值电流为1.55mA ,连续输出功率大于30mW ,输出波长为1026nm [4]。 量子阱特别是应变量子阱材料的引入减少了载流子的一个自由度,改变了K 空间的能带结构,极大的提高了半导体激光器的性能,使垂直腔表面发射激光器成为现实,使近几年取得突破的GaN 蓝绿光激光器成为新的研究热点和新的经济增长点,并将使半导体激光器成为光子集成(PIC )和光电子集成(OEIC )的核心器件。 减少载流子一个自由度的量子阱已经使半导体激光器受益匪浅,再减少一个自由度的所谓量子线(QL )以及在三维都使电子受限的所谓量子点(QD )将会使半导体激光器的性能发生更大的改善,这已经受到了许多科学家的关注,成为半导体材料的前沿课题。 量子阱和应变量子阱半导体激光器的基本原理 1、半导体超晶格 半导体超晶格是指由交替生长两种半导体材料薄层组成的一维周期性结构,薄层的厚度与半导体中电子的德布罗意波长(约为10nm )或电子平均自由程(约为50nm )有相同量级。这种思想是在1968年Bell 实验室的江崎(Esaki )和朱肇祥首先提出的,并于1970年首次在GaAs 半导体上制成了超晶格结构。江崎等人把超晶格分为两类:成分超晶格和掺杂超晶格。理想超晶格的空间结构及两种材料的能带分布分别如图1和图2: 2、 量子阱及量子阱材料的能带结构 图1

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