作者单位
摘要
1 成都信息工程大学光电工程学院, 成都 610225
2 成都东骏激光股份有限公司, 成都 610630
在CdSe晶体光参量振荡器(OPO)中, 泵浦激光经过晶体后产生大量废热, 使CdSe晶体出现明显热透镜效应, 从而导致泵浦激光的光斑半径在晶体内部不断变小, 最终降低了晶体的损伤阈值和OPO的输出功率。本文利用COMSOL软件对高重频脉冲激光泵浦CdSe晶体进行多物理场建模, 完成了CdSe晶体热透镜效应仿真, 通过参数优化, 发现对流系数与晶体最大温度成反比, 与晶体后端面和焦点的光斑半径成正比, 聚焦位置随对流系数增加趋于稳定。单脉冲能量和重复频率与晶体最大温度和焦点的光斑半径成正比, 与晶体后端面光斑半径和聚焦位置成反比。准直激光光斑半径与晶体最大温度成反比, 与晶体后端面光斑半径、聚焦位置和焦点光斑半径成正比。该研究解决了CdSe OPO中晶体后端面光斑半径难以直接测量的问题, 为优化CdSe晶体热透镜效应提供了理论依据。
CdSe晶体 热透镜效应 高重频脉冲激光 射线追迹 光参量振荡器 CdSe crystal thermal lens effect high repetition frequency pulsed laser ray tracing OPO 
人工晶体学报
2023, 52(3): 421
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Superlattices and Microstructures, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Colloidal CdSe quantum dots (QDs) are promising materials for solar cells because of their simple preparation process and compatibility with flexible substrates. The QD radiative recombination lifetime has attracted enormous attention as it affects the probability of photogenerated charges leaving the QDs and being collected at the battery electrodes. However, the scaling law for the exciton radiative lifetime in CdSe QDs is still a puzzle. This article presents a novel explanation that reconciles this controversy. Our calculations agree with the experimental measurements of all three divergent trends in a broadened energy window. Further, we proved that the exciton radiative lifetime is a consequence of the thermal average of decays for all thermally accessible exciton states. Each of the contradictory size-dependent patterns reflects this trend in a specific size range. As the optical band gap increases, the radiative lifetime decreases in larger QDs, increases in smaller QDs, and is weakly dependent on size in the intermediate energy region. This study addresses the inconsistencies in the scaling law of the exciton lifetime and gives a unified interpretation over a widened framework. Moreover, it provides valuable guidance for carrier separation in the thin film solar cell of CdSe QDs.Colloidal CdSe quantum dots (QDs) are promising materials for solar cells because of their simple preparation process and compatibility with flexible substrates. The QD radiative recombination lifetime has attracted enormous attention as it affects the probability of photogenerated charges leaving the QDs and being collected at the battery electrodes. However, the scaling law for the exciton radiative lifetime in CdSe QDs is still a puzzle. This article presents a novel explanation that reconciles this controversy. Our calculations agree with the experimental measurements of all three divergent trends in a broadened energy window. Further, we proved that the exciton radiative lifetime is a consequence of the thermal average of decays for all thermally accessible exciton states. Each of the contradictory size-dependent patterns reflects this trend in a specific size range. As the optical band gap increases, the radiative lifetime decreases in larger QDs, increases in smaller QDs, and is weakly dependent on size in the intermediate energy region. This study addresses the inconsistencies in the scaling law of the exciton lifetime and gives a unified interpretation over a widened framework. Moreover, it provides valuable guidance for carrier separation in the thin film solar cell of CdSe QDs.
solar cells CdSe quantum dot radiative lifetime scaling law optical band gap exciton fine structure room temperature 
Journal of Semiconductors
2023, 44(3): 032702
作者单位
摘要
1 福州大学 物理与信息工程学院, 平板显示技术国家地方联合工程实验室, 福建 福州 350108
2 中国福建光电信息科学与技术创新实验室(闽都创新实验室), 福建 福州 350108
量子点由于其优异的光学和电学特性, 在新型光电器件领域是一种极具前景的明星材料。本文通过将核壳CdSe/CdS量子点封装到聚二甲基硅氧烷-聚脲(PDMS-PUa)聚合物基质中制备CdSe/CdS@PDMS-PUa复合材料, 发现了其光致发光强度和荧光量子产率的水致增强现象, 经荧光衰减曲线和漫反射光谱分析, 解释了该现象是来自于水中的H3O+和OH-对量子点表面缺陷的有效钝化, 使得量子点的晶胞更趋于理想化。进一步通过实验发现, 当复合材料从水中取出干燥后, 由于量子点表面缺陷态又重新暴露, 光致发光强度和荧光量子产率又恢复到初始值。受所发现的荧光可逆现象的启发, 本文基于CdSe/CdS@PDMS-PUa复合材料提出了一种具有荧光响应的液体高度传感器, 通过荧光亮度的变化可以判断容器内液体的高度值。这些发现不仅揭示了CdSe/CdS量子点水致荧光可逆特性, 同时拓宽了量子点聚合物复合材料在光电领域的应用, 具有重要的科学意义和应用前景。
CdSe/CdS量子点  荧光可逆 缺陷钝化 传感 CdSe/CdS quantum dots polymer water photoluminescence reversibility sensing 
发光学报
2022, 43(5): 714
孙立奇 1王登魁 1,*房丹 1方铉 1[ ... ]魏志鹏 1,**
作者单位
摘要
1 长春理工大学高功率半导体激光器国家重点实验室,吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光与应用国家重点实验室,吉林 长春 130021
3 长春理工大学物理学院,吉林 长春 130022
ZnO由于其优异的光电性能,在紫外光探测领域引起了广泛的关注。采用CdSe量子点修饰ZnO微米线,提高了其响应速度和响应度。ZnO和CdSe之间形成的内置电场加速了光生电子空穴对的分离,显著增加了光电流。同时,ZnO和CdSe形成了II型能带结构,加速了载流子输运,使响应时间显著减少。此外,温度相关的电流-电压曲线表明,随着温度的升高,ZnO表面态俘获的载流子从表面陷阱态逃逸,降低了表面态的影响,提高了响应速度。结果显示,CdSe量子点修饰的ZnO微米线光电探测器的上升时间为1.4 s,几乎比ZnO光电探测器小一个数量级。这些优异的光电性能表明,量子点修饰是提高光电探测器性能的重要方法。
材料 光电探测器 氧化锌微米线 CdSe量子点 表面态 
中国激光
2022, 49(13): 1303001
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学可调谐(气体)激光技术国家级重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001

2 μm、中波红外(3~5 μm)和长波红外(8~12 μm)波段位于大气传输窗口和人眼安全范围内,涵盖众多气体原子和分子的共振吸收峰,在光谱学、遥感、通信、地球大气环境监测和光电对抗等领域具有重要的应用价值。目前,获取中长波红外波段激光的方法分为线性和非线性两种。首先分析了两种方法在中长波红外激光领域的国内外最新研究进展。之后详细地介绍了哈尔滨工业大学可调谐(气体)激光技术国家级重点实验室在非线性光学频率转换领域近三年取得的研究成果,包含Ho∶YAG调Q激光器及其泵浦的磷锗锌(ZnGeP2, ZGP)、硒镓钡(BaGa4Se7, BGSe)和硒化镉(CdSe)三种非线性晶体在中长波红外非线性光学频率转换器中的应用。相信随着2 μm超短脉冲激光器的发展,高功率超短脉冲中长波红外激光技术会成为未来的研究热点。

激光光学 Ho∶YAG 中波红外激光 长波红外激光 磷锗锌 硒镓钡 硒化镉 
中国激光
2022, 49(1): 0101002
作者单位
摘要
1 Sargent Joint Research Center, Wuhan National Laboratory for Optoelectronics (WNLO), School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 China-EU Institute for Clean and Renewable Energy (ICARE), Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
3 State Research Institute, Center for Physical Sciences and Technology, Vilnius 02300, Lithuania
Cadmium selenide (CdSe) belongs to the binary II-VI group semiconductor with a direct bandgap of ~1.7 eV. The suitable bandgap, high stability, and low manufacturing cost make CdSe an extraordinary candidate as the top cell material in silicon-based tandem solar cells. However, only a few studies have focused on CdSe thinfilm solar cells in the past decades. With the advantages of a high deposition rate (~2 μm/min) and high uniformity, rapid thermal evaporation (RTE) was used to maximize the use efficiency of CdSe source material. A stable and pure hexagonal phase CdSe thin film with a large grain size was achieved. The CdSe film demonstrated a 1.72 eV bandgap, narrow photoluminescence peak, and fast photoresponse. With the optimal device structure and film thickness, we finally achieved a preliminary efficiency of 1.88% for CdSe thin-film solar cells, suggesting the applicability of CdSe thin-film solar cells.
cadmium selenide (CdSe) rapid thermal evaporation (RTE) solar cells thin film 
Frontiers of Optoelectronics
2021, 14(4): 482–490
魏磊 1,2,4,*李宝 4陈国 4方聪 4[ ... ]王英俭 1
作者单位
摘要
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230026
3 安徽省光子器件与材料重点实验室, 安徽 合肥 230031
4 华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室, 北京 100015
长波红外波段的激光在大气中能够低损耗传输,这就使得长波红外激光具有广泛应用的天然优势,其中长波红外激光可用作红外光电对抗光源,特别是随着长波红外探测器的发展,其对相应波段的对抗光源的需求与日俱增。为此设计并搭建波长为2.05 μm Ho∶YLF激光来泵浦长波CdSe光参量振荡器的实验装置,该装置可以输出峰值波长为12.5 μm的高重频长波红外激光。激光器在重复频率5 kHz情况下的平均功率最高达526 mW,Ho∶YLF激光到长波激光的光光转换效率为1.46%,斜效率为23.4%,激光单脉冲宽度为24.4 ns,单脉冲能量为0.1 mJ,单脉冲峰值功率为4.3 kW,X方向的光束质量因子为4.3,Y方向的光束质量因子为3.2。
激光光学 长波红外 Ho∶YLF; CdSe 光参量振荡器 
中国激光
2021, 48(24): 2401004
项国洪 1,2,3贾思琪 1,2李德鹏 1,2马精瑞 1,2[ ... ]孙小卫 1,2,*
作者单位
摘要
1 南方科技大学能源转换与存储技术教育部重点实验室, 广东 深圳 518055
2 南方科技大学电子与电气工程系广东省普通高校先进量子点显示与照明重点实验室,粤港澳光热电能材料与器件联合实验室,深圳市先进量子点显示与照明重点实验室, 广东 深圳 518055
3 香港科技大学先进显示与光电子技术国家重点实验室, 香港 999077
4 上海微系统与信息技术研究所, 上海 200050
5 上海微技术工业研究院, 上海 201800
提出并设计了一种基于无机硒化镉(CdSe)量子点(QD)材料作为增益介质的垂直腔面发射激光器(VCSEL)。该方案结合量子点发光二极管(QLEDs)与分布式反馈布拉格反射镜(DBR)形成电注入量子点垂直腔面发射激光器,并在其垂直衬底方向上结合了电流注入结构及光学微腔结构。通过数值模拟的方法,进行了DBR反射镜参数设计、器件腔长调整等,得到了优化的器件结构。时域有限差分法模拟结果表明,设计的两种腔长器件均可实现单纵模激射,微腔品质因子超过250000。本研究工作提出了一种实现量子点激光二极管的新方案,并通过理论模拟进行验证,展示了此方案的可行性;同时,本工作也为下一步的实验研究提供了理论分析模型及参数指导。
激光器 量子点 垂直腔面发射激光器 硒化镉 时域有限差分法 
中国激光
2021, 48(19): 1901005
作者单位
摘要
1 吉林大学 电子科学与工程学院,吉林 长春 130012
2 长春大学 电子信息工程学院,吉林 长春 130022
为了缩小光谱仪体积使之适用于**卫星等领域,本文将胶体量子点作为滤光材料,研究了CdSe胶体量子点滤光片的光学特性。本文采用热注入法合成出了高质量的CdSe胶体量子点,经过对苯二胺消光处理制备成CdSe胶体量子点滤光片。利用透射电子显微镜(TEM)进行样品形貌结构的表征及粒径尺寸的测量,并分别在不同温度下进行了紫外-可见吸收测量和紫外-可见透过率测量。实验表明,在室温情况下,CdSe胶体量子点薄膜的吸收和透过率均随粒径尺寸的增加而增加;在给定粒径尺寸的情况下,CdSe胶体量子点薄膜吸收与透过率曲线的第一激子吸收峰峰位随温度升高发生红移,CdSe胶体量子点薄膜吸收曲线温度每增加10 K红移不超过1 nm,且半峰宽增加;此外,经反复实验验证CdSe胶体量子点滤光片的稳定性及可调谐特性,证实其适合作为截止滤光片。上述结果表明,CdSe 胶体量子点滤光片在微型光谱仪方面具有良好的应用价值。
CdSe胶体量子点 薄膜滤光片 尺寸依赖性 温度依赖性 CdSe colloidal quantum dots thin film filters size dependence temperature dependence 
中国光学
2021, 14(1): 163
作者单位
摘要
1 青岛大学杂化材料研究院, 国家杂化材料技术国际联合研究中心, 国际杂化材料科技国家合作基地, 山东 青岛 266071
2 Department of Chemical and Biological Engineering, Colorado State University, Fort Collins, Colorado 80523, USA
半导体纳米晶体(NCs)具有良好的光稳定性, 广泛的发射持久性和高消光系数, 在过去几年被广泛研究报道, 其中, 硒化镉半导体纳米晶体(CdSe NCs)被广泛用于电子照明、 太阳能发电、 光电传感等领域。 然而CdSe NCs的电学、 热力学和光物理性质具有较强的尺寸依赖性, 在传统的制备方法及应用中容易出现晶体表面缺陷和悬空键以及较为严重的生物毒性和环境毒性。 为了实现量子点在各个领域的应用, 必须严格控制CdSe NCs的发光波长, 尺寸分布以及荧光性能。 本研究通过高温热注射法合成了单分散的胶体发光CdSe NCs, 使用表面配体对CdSe NCs进行修饰, 研究了不同烷基链长度的配体对CdSe NCs尺寸分布和荧光性能的影响, 并通过改变溶剂配比制备了纺丝溶液, 将其与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)进行杂化, 制备了PVP/CdSe QDs荧光杂化纤维。 结果表明, 与传统CdSe NCs相比, 经表面配体的修饰的CdSe NCs在有机溶液中因分子间吸附的降低在溶液中有良好的稳定性, 具有可调节的溶解度, 弥补了缺陷和悬空键造成的荧光性能下降。 在CdSe晶体结构的形成过程中, 表面配体也有着显著的调控作用。 并且更为重要的是, 该研究将表面配体修饰与杂化相结合, 改善了表面配体的附着, 在杂化材料的制备过程中避免了硒化镉纳米晶体与高分子基体直接接触, 为荧光团提供了良好的发光微环境, 保证了CdSe NCs的荧光性能, 使杂化纤维具有良好而稳定的荧光性能。 同时, PVP的引入使CdSe NCs的生物毒性和环境毒性得以改善, 使材料更加环境友好且具有更好的生物相容性, 大大提升了材料的应用范围。 事实证明, PVP/CdSe QDs杂化微纤维杂化相容性和分散性良好, 具有优异的荧光性能和材料成型性, 纤维合成方式简便易行且造价低廉, 可应用于溶液处理, 光学照明, 电极材料, 和生物成像等各个领域。
硒化镉 聚乙烯吡咯烷酮 静电纺丝 荧光 CdSe Polyvinylpyrrolidone Electrospinning Fluorescence 
光谱学与光谱分析
2021, 41(3): 990

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