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在半导体异质结构中实现高效的光子上转换工程
摘要： 光子上转换是一种将两个低能光子转化为一个高能光子的光物理过程。该技术在生物医学成像、靶向药物释放及太阳能收集等领域具有广泛应用前景。现有上转换纳米体系（包括镧系掺杂纳米晶体和三重态-三重态湮灭分子）虽已实现10-30%量级的上转换量子产率，但其性能受限于原子/离子/分子态固有的窄吸收截面与固定能级结构。相比之下，半导体材料具有天然宽吸收截面的优势，且最新研究进展使得具有复杂异质结构的胶体半导体纳米粒子合成成为可能，这类材料能精准调控能带排列并优化光学特性。 我们成功合成并表征了一种能在连续波光照及太阳光相关光子通量下实现光子上转换的三组分异质结构。该结构由作为吸收体和发射体的两个硒化镉量子点（通过硫化镉纳米棒空间隔离）组成。研究表明，半导体异质结构工程原理可有效提升上转换效率：首先消除吸收量子点表面的电子陷阱态，继而定制纳米棒的带隙结构以定向输运载流子至发射量子点。这两项改进协同作用使光子上转换性能提升达100倍。
关键词： 太阳能、半导体、上转换、耦合量子点、纳米结构、核/棒/发射体
更新于2025-09-23 15:19:57
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用于光子量子技术的自组装InAs/GaAs耦合量子点
摘要： 由两个沿生长方向堆叠并通过相对较薄隧穿势垒分隔的InAs量子点构成的耦合量子点（CQDs），已成为广泛研究的焦点。这些体系中离域分子波函数的形成扩展了可用能态，不仅显著增强了单个量子点系统已具备的强大功能，更被证明是研究光-物质相互作用（从半经典到纯量子现象）的沃土。耦合量子点独有的特性——包括可调g因子与辐射寿命、交换相互作用的原位调控、相干声子效应、多自旋操控及非破坏性自旋读出，以及量子-量子转换（含纠错功能）与多体纠缠等潜在应用——为基于耦合量子点的光子量子技术开辟了令人振奋的新机遇。本综述聚焦近期耦合量子点研究，重点阐述其具有独特优势的领域，并着重介绍与光子量子技术相关的成果。
关键词： 量子信息、量子点、耦合量子点、量子光学
更新于2025-09-12 10:27:22