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北大科研进展

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物理学院秦国刚研究组的重要原创理论结果获实验证明

    1990年多孔硅室温强可见光发光被发现以来,人们就梦想利用纳米硅/氧化硅体系作为硅光电子学的光源,但该体系的发光过程相当复杂,电子空穴对既可在纳米硅内部复合发光, 也可转移到纳米硅/氧化硅界面发光中心上复合发光。1999美国Rochester大学Fauchet领导的一个著名研究组与法国两位著名固体理论家AllanDelerue合作在《物理评论快报》上发表文章指出:纳米硅大时,纳米硅内部发光占优;而纳米硅小时,纳米硅/氧化硅界面发光中心发光占优。该论文在国际范围有广泛影响,其观点被广泛接受,迄今已被SCI引用381次。

    1993秦国刚院士和贾勇强博士提出了量子限制/发光中心模型,2003年秦国刚院士和李宇杰博士在该理论基础上的继续研究得出了与Fauchet等正好相反的结论(《物理评论》68卷,0853092003年):纳米硅大时,纳米硅/氧化硅界面发光中心发光占优;而纳米硅小时,纳米硅内部发光占优。200511月,中科院半导体所王启明院士组与香港科技大学葛惟昆教授组合作利用变温荧光和高分辨率电子显微镜等实验手段系统研究纳米硅/氧化硅体系(王晓欣等《物理评论》72 1953132005年),鉴别出纳米硅发光和界面发光中心发光两种过程,并研究其随纳米硅尺寸的变化规律,明确指出实验结果支撑秦国刚院士等的上述理论预言(论文摘要指出:The larger the size of Si NCs [nanocrystals] and the higher the interface state density (in particular, SiO bonds), the more beneficial for the interface state recombination process to surpass the quantum confinement process, in good agreement with Qin’s prediction in Qin and Li [ Phys. Rev.?B 68, 85309(2003)] ”)。

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