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硅酸盐玻璃中掺锰硫化镉量子点的光谱特性及法拉第磁光旋转研究

DOI：10.1016/j.jallcom.2019.152696 期刊：Journal of Alloys and Compounds 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 我们展示了在硅酸盐玻璃中对CdS及Mn2?掺杂CdS量子点进行磁光应用控制的研究。通过X射线衍射(XRD)、场发射透射电子显微镜(FETEM)分别研究了量子点玻璃的微观结构特性，采用紫外-可见-近红外光谱(UV-Visible-NIR)和光致发光(PL)光谱技术分析了其光学特性。经600℃热处理的CdS量子点玻璃FETEM显示，CdS与Mn2?掺杂CdS量子点尺寸分别处于4-5纳米和5-6纳米范围。观测到的量子点尺寸分布与X射线线宽展宽数据及基于紫外可见吸收数据估算的平均玻尔半径具有合理一致性。在室温下采用420纳米激发光源对CdS及Mn2?掺杂CdS量子点玻璃进行光致发光特性研究，获得了可见光及近红外波段(450-800纳米)的宽发射光谱。我们观察到随着量子点尺寸增大（通过550-600℃热处理温度范围调控），发射峰出现红移现象。采用最高360毫特斯拉磁场强度对量子点玻璃进行室温磁光法拉第旋转测量时发现：相较于未掺杂CdS量子点玻璃，Mn2?掺杂CdS玻璃的维尔德常数从6.2提升至12.0度/特斯拉·厘米。这种在亚特斯拉磁场下实现量子点硅酸盐玻璃维尔德常数增强的成果，为光子学、自旋电子学及传感器应用领域中通过低强度磁场调控光学波导内光子偏振的工程化磁光器件研发开辟了道路。
作者： Rajendra P. Panmand，Shashikant P. Tekale，Krishna D. Daware，Suresh W. Gosavi，Animesh Jha，Bharat B. Kale
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究硅酸盐玻璃中CdS及Mn2+掺杂CdS量子点对磁光应用的调控作用。

研究成果

该研究成功展示了在玻璃基质中生长CdS及掺杂Mn2+的CdS量子点，显示出由于Mn2+离子掺杂导致的带隙变化。在此类玻璃基质中观察到的最高维尔德常数，可能对设计基于波导的法拉第旋转器件具有实用价值。

研究不足

该研究受限于退火温度对量子点尺寸分布的影响，以及由此对费尔德常数产生的后续影响。研究同时指出，为工程化磁光波导器件，需优化量子点尺寸以降低介质中的散射损耗。

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