半导体科学与技术丛书 胶体半导体量子点pdf电子书版本下载

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绪论 1

0.1 胶体半导体量子点 1

0.2 胶体半导体量子点的性质 2

0.2.1 量子尺寸效应 2

0.2.2 量子隧穿效应 3

0.2.3 库仑阻塞效应 4

0.2.4 表面效应 4

0.2.5 介电限域效应 4

0.3 胶体半导体量子点的制备 5

0.3.1 量子点的主要制备方法 5

0.3.2 胶体半导体量子点的主要制备方法 6

0.4 胶体半导体量子点的主要应用 6

0.4.1 量子点光电器件 6

0.4.2 量子点太阳电池 8

0.4.3 量子点在生物医学中的应用 9

参考文献 11

第1章 量子点的电子结构与激子理论 13

1.1 晶体的微观结构 13

1.1.1 空间点阵与晶格 13

1.1.2 几个常见的晶体结构 16

1.1.3 晶面族面间距的计算 18

1.2 半导体量子点电子结构近似理论 21

1.2.1 有效质量近似理论 21

1.2.2 经验赝势近似理论 24

1.2.3 k·p近似理论 25

1.2.4 紧束缚近似理论 26

1.2.5 密度泛函理论 29

1.3 量子点电子结构 31

1.3.1 激子哈密顿量的基本构成 31

1.3.2 单粒子无限深势阱模型 32

1.3.3 单粒子有限深势阱模型 35

1.4 胶体量子点的介电受限和Stark效应 38

1.4.1 介电受限效应 38

1.4.2 量子点尺寸依赖的介电函数 41

1.4.3 胶体量子点Stark效应 42

1.5 量子点中激子与声子相互作用 47

1.5.1 声子 47

1.5.2 激子与光学声子的作用 48

1.5.3 激子与声学声子的作用 53

1.6 跃迁过程与激子复合机制 54

1.6.1 跃迁过程与选择定则 54

1.6.2 自旋与轨道耦合——精细结构 56

1.6.3 吸收与复合 59

1.6.4 自发辐射强度 61

参考文献 64

第2章 胶体量子点的合成与表征 67

2.1 胶体量子点合成的理论基础 67

2.1.1 成核过程 68

2.1.2 生长过程 69

2.1.3 Rogach模型 72

2.2 胶体量子点的合成 76

2.2.1 胶体量子点合成系统 76

2.2.2 胶体量子点的合成方法 77

2.2.3 胶体量子点的形态控制 82

2.3 胶体半导体量子点的功能化修饰 85

2.3.1 表面功能化修饰 86

2.3.2 量子点的核壳结构 96

2.4 胶体量子点晶格结构特性表征与分析技术 102

2.4.1 X射线衍射分析技术 102

2.4.2 透射电子显微镜 109

2.5 胶体量子点光学特性表征与分析 114

2.5.1 胶体量子点吸收光谱分析 114

2.5.2 胶体量子点光致发光的光谱分析 118

2.5.3 胶体量子点光致发光的量子产额测量 121

2.5.4 胶体量子点时间分辨荧光技术与荧光寿命测量 124

参考文献 128

第3章 Ⅱ-Ⅵ族胶体半导体量子点 133

3.1 CdSe胶体半导体量子点 133

3.1.1 CdSe胶体量子点的合成方法 133

3.1.2 其他形状的CdSe胶体纳米晶 136

3.1.3 CdSe胶体核壳量子点 139

3.1.4 CdSe胶体掺杂或合金量子点 145

3.2 CdS胶体半导体量子点 146

3.2.1 CdS胶体量子点的合成方法 146

3.2.2 CdS胶体核壳量子点 151

3.2.3 CdS胶体掺杂或合金量子点 155

3.3 CdTe胶体半导体量子点 158

3.3.1 CdTe胶体量子点的合成方法 158

3.3.2 CdTe胶体核壳量子点 161

3.4 ZnSe胶体半导体量子点 165

3.4.1 ZnSe胶体量子点的合成方法 165

3.4.2 ZnSe胶体核壳量子点 168

3.4.3 ZnSe胶体掺杂或合金量子点 173

3.5 ZnS胶体半导体量子点 177

3.5.1 ZnS胶体量子点合成方法 177

3.5.2 ZnS胶体掺杂或合金量子点 183

3.6 ZnTe胶体半导体量子点 186

3.6.1 ZnTe胶体量子点的合成方法 186

3.6.2 ZnTe胶体核壳量子点 189

3.7 ZnO胶体半导体量子点 190

3.7.1 ZnO胶体量子点的合成方法 190

3.7.2 ZnO胶体掺杂或合金量子点 194

3.8 HgTe胶体半导体量子点 196

3.8.1 HgTe胶体量子点的合成方法 197

3.8.2 HgTe胶体核壳量子点 200

3.9 HgS胶体半导体量子点 202

参考文献 203

第4章 Ⅳ-Ⅵ族胶体半导体量子点 207

4.1 PbSe胶体半导体量子点 207

4.1.1 PbSe胶体量子点的合成方法 207

4.1.2 PbSe胶体量子点的形态控制与生长动力学 213

4.1.3 PbSe胶体核壳量子点 217

4.2 PbS胶体半导体量子点 225

4.2.1 PbS胶体量子点的合成方法 225

4.2.2 PbS胶体量子点的形态控制 233

4.2.3 PbS胶体核壳量子点 235

4.3 PbTe胶体半导体量子点 239

4.3.1 PbTe胶体量子点的合成方法 239

4.3.2 PbTe胶体量子点的形态控制 242

4.3.3 PbTe胶体核壳量子点 245

4.4 Pb族胶体掺杂或合金半导体量子点 249

4.4.1 Pb族胶体掺杂量子点 249

4.4.2 Pb族胶体合金量子点 253

4.5 Sn族胶体半导体量子点 259

4.5.1 SnSe胶体量子点 260

4.5.2 SnS胶体量子点 264

4.5.3 SnTe胶体量子点 268

4.5.4 Sn族胶体合金或掺杂的量子点 269

参考文献 273

第5章 Ⅲ-Ⅴ族胶体半导体量子点 277

5.1 InP胶体半导体量子点 277

5.1.1 InP胶体量子点的合成方法 277

5.1.2 InP胶体量子点的形态控制 285

5.1.3 InP胶体核壳量子点 288

5.2 InAs胶体半导体量子点 295

5.2.1 InAs胶体量子点的合成方法 295

5.2.2 InAs胶体量子点的形态控制 298

5.2.3 InAs胶体核壳量子点 300

5.3 InSb胶体半导体量子点 305

5.3.1 InSb胶体量子点的合成方法 305

5.3.2 InSb胶体量子点的形态控制 309

5.3.3 InSb胶体核壳量子点 312

5.4 InN胶体半导体量子点 314

5.5 GaAs胶体半导体量子点 318

5.5.1 GaAs胶体量子点的合成方法 318

5.5.2 GaAs胶体纳米晶的形态控制 322

5.6 GaP胶体半导体量子点 325

5.6.1 GaP胶体量子点的合成方法 325

5.6.2 GaP胶体量子点的形态控制 329

5.7 GaN胶体半导体量子点 331

5.8 Ⅲ-Ⅴ族胶体掺杂与合金半导体量子点 335

5.8.1 Mn掺杂Ⅲ-Ⅴ族胶体量子点 335

5.8.2 Cu掺杂Ⅲ-Ⅴ族胶体量子点 339

5.8.3 InAsP胶体合金量子点 341

5.8.4 InAsSb胶体合金量子点 343

5.8.5 GaInP胶体合金量子点 345

参考文献 346

第6章 其他胶体半导体量子点 350

6.1 CuInS2胶体半导体量子点 350

6.1.1 CuInS2胶体量子点的合成方法 350

6.1.2 CuInS2胶体量子点形态和晶相控制 353

6.1.3 ZnCuInS胶体量子点 357

6.1.4 CIS或ZCIS胶体核壳量子点 363

6.2 CuInSe2胶体半导体量子点 368

6.2.1 CuInSe2胶体量子点的合成方法 369

6.2.2 CuInSe2胶体量子点的形态控制 372

6.3 AgInS2胶体半导体量子点 376

6.3.1 AgInS2胶体量子点的合成方法 376

6.3.2 AgInS2胶体量子点的形态控制 380

6.4 AgInSe2胶体半导体量子点 381

6.4.1 AgInSe2胶体量子点的合成方法 382

6.4.2 AgInSe2胶体量子点的形态控制 385

6.5 Ag2S胶体半导体量子点 386

6.5.1 Ag2S胶体量子点的合成方法 386

6.5.2 Ag2S胶体量子点的形态控制 392

6.5.3 Ag2S胶体核壳量子点 396

6.5.4 Ag2S胶体掺杂量子点 398

6.6 Ag2Se胶体半导体量子点 399

6.6.1 Ag2Se胶体量子点的合成方法 399

6.6.2 Ag2Se胶体量子点的形态控制 406

6.6.3 Ag2Se胶体核壳量子点 408

6.7 Ag2Te胶体半导体量子点 409

参考文献 410

第7章 胶体半导体量子点的典型物理性质 413

7.1 多种因素依赖的电子结构和发光性质 413

7.1.1 尺寸依赖的电子结构和发光性质 413

7.1.2 组分依赖的电子结构和发光性质 419

7.2 胶体半导体量子点温度依赖的物理性质 426

7.2.1 温度依赖的禁带宽度 426

7.2.2 温度依赖的PL发光效应 435

7.3 胶体半导体量子点的消光系数 442

7.3.1 消光系数与消光截面 443

7.3.2 Cd族胶体量子点的消光系数 445

7.3.3 Pb族胶体量子点的消光系数 447

7.4 胶体半导体量子点之间载流子的输运 455

7.4.1 量子点局域态之间的电子输运理论 455

7.4.2 胶体PbSe量子点薄膜载流子输运性质 458

7.5 胶体半导体量子点光生载流子的转移机制 464

7.5.1 光生载流子的转移机理 464

7.5.2 胶体量子点之间光生载流子的转移效应 468

7.5.3 胶体量子点与有机物之间的光生载流子转移效应 473

7.6 胶体半导体量子点的多激子效应 478

7.6.1 多激子效应 478

7.6.2 多激子效应中的俄歇复合 479

7.6.3 CdSe量子点的多激子效应 482

7.6.4 PbSe量子点的多激子效应 485

参考文献 489

第8章 胶体半导体量子点LED 494

8.1 胶体量子点电致发光LED的结构与原理 494

8.1.1 基本结构与原理 494

8.1.2 典型结构的量子点发光二极管 497

8.1.3 载流子迁移层 500

8.1.4 量子点发光二极管光学特性参量 502

8.2 Cd族胶体半导体量子点LED 506

8.2.1 CdSe胶体量子点薄膜层LED 507

8.2.2 CdSe胶体量子点与聚合物混合薄膜层LED 515

8.2.3 CdSe胶体量子点全无机结构LED 520

8.2.4 CdS胶体量子点LED 524

8.2.5 CdTe胶体量子点LED 527

8.3 Pb族胶体半导体量子点LED 531

8.3.1 PbSe胶体量子点LED 531

8.3.2 PbS胶体量子点LED 539

8.4 其他元Cd胶体半导体量子点LED 544

8.4.1 InP胶体量子点LED 545

8.4.2 Zn族胶体量子点LED 552

8.4.3 CuInS2胶体量子点LED 559

8.5 胶体半导体量子点荧光粉 564

8.5.1 Cd族胶体量子点荧光粉 564

8.5.2 CuInS2胶体量子点荧光粉 572

8.5.3 胶体量子点荧光粉的表面等离子共振增强技术 577

参考文献 581

第9章 胶体半导体量子点太阳电池 584

9.1 胶体半导体量子点太阳电池的基本结构和原理 584

9.1.1 概述 584

9.1.2 基本结构 589

9.1.3 原理和特性参数 591

9.2 量子点太阳电池中载流子的输运性质 594

9.2.1 量子点薄膜PV型太阳电池的载流子输运过程 594

9.2.2 量子点敏化太阳电池的载流子输运过程 602

9.3 Cd族胶体半导体量子点太阳电池 610

9.3.1 CdSe量子点太阳电池 610

9.3.2 CdS量子点太阳电池 621

9.3.3 CdTe量子点太阳电池 626

9.3.4 Cd族核壳量子点太阳电池 633

9.4 Pb族胶体半导体量子点太阳电池 637

9.4.1 PbSe量子点太阳电池 637

9.4.2 PbS量子点太阳电池 645

9.4.3 原子配位体钝化PbS量子点太阳电池 650

9.5 其他胶体量子点太阳电池 654

9.5.1 其他胶体量子点光伏型太阳电池 654

9.5.2 其他胶体量子点敏化太阳电池 660

9.6 其他结构胶体量子点太阳电池 667

9.6.1 叠层式胶体量子点太阳电池 667

9.6.2 胶体量子点太阳能集束器 674

参考文献 684

第10章 其他典型的胶体半导体量子点器件与应用 687

10.1 胶体半导体量子点光电探测器 687

10.1.1 基本原理与特性表征 687

10.1.2 胶体量子点光电导探测器件 692

10.1.3 胶体量子点光电二极管 702

10.2 胶体半导体量子点的ASE效应和激光 711

10.2.1 胶体半导体量子点的光增益 711

10.2.2 Cd族胶体量子点的ASE和激光 714

10.2.3 Pb族胶体量子点的ASE和激光 720

10.3 胶体半导体量子点掺杂液芯光纤 725

10.3.1 量子点掺杂液芯光纤中光传输的基本理论 725

10.3.2 PbSe胶体量子点掺杂液芯光纤光传输的实验 732

10.3.3 胶体量子点掺杂液芯光纤放大器 735

10.4 胶体半导体量子点在检测传感技术中的应用 739

10.4.1 胶体半导体量子点温度传感器 739

10.4.2 胶体半导体量子点电流传感器 745

10.4.3 PbSe胶体量子点荧光LED多气体检测技术 748

10.5 胶体半导体量子点在生物医学中的应用 753

10.5.1 量子点生物探针的基本原则 753

10.5.2 量子点生物传感机制和应用 755

10.5.3 量子点生物成像技术 762

参考文献 765

索引 769