实验中我们用了LRS-II型激光拉曼荧光光谱仪，该仪器激发源为波长为.docVIP

硅底自由堆积CdTe量子点的拉曼光谱谱移现象研究 单小童 范青 岑剡* 复旦大学物理学系 上海 200433 通过研究硅片上自由积聚的CdTe量子点的LO声子模式的拉曼光谱后发现量子点样品的共振激发峰存在非线性谱移现象。从两方面分析量子点LO声子模式激发峰形成的机制，给出了一阶近似理论模型，并拟合得出量子点直径与拉曼光谱共振峰波数的经验公式。 (为通讯作者 电话：021E-mail: egocoo@163.com 关键词： II-VI半导体，CdTe量子点，拉曼光谱，红移，蓝移 引言 量子点是导致量子禁闭效应的一种半导体微结构，可以引起材料特殊光学性质，如非线性、环境敏感性，因其广阔的应用前景已经引起材料科学、生物和医药研究者的关注与兴趣。而拉曼光谱作为一种成熟、有效的光谱分析方法已经广泛用于材料科学的研究中。 实验方法与手段 实验中使用了f-2500型的荧光光谱仪（HITACHI）和LRS-II型激光拉曼/荧光光谱仪（天津港东公司）。该仪器激发源为波长为532nm的半导体激光器，外光路灵活性较高，可附加各种光学器件，通过光栅单色仪分光，光信号的接收与转换通过光电倍增管实现。我们让 CdTe量子点胶质溶液在硅片上蒸发、沿硅片自行堆积。由于硅片表面比较干净，且容易定标，故使用这样的方法拉曼光谱强度会比最初有极大的提高，对于信号噪声较大、分辨率较低的仪器不失为一种很好的实验手段。 对三种大小不同的荧光激发峰已知的CdTe量子点样品进行测量： 图1 样品1荧光激发峰600nm（激发波长为400 nm） 图2 样品2荧光激发峰666nm（激发波长为400 nm） 图3 样品3荧光激发峰727nm（激发波长为400 nm） 在相同条件（光栅单色仪入射光缝的宽度为0.1mm，光电倍增管起前的出射光缝的宽度为2mm，积分时间100ms，域值30V，由波长为525nm ~545nm的谱线（硅片在520nm处引发声子TO模式，故须避开）对CdTe量子点样品进行测量，选取斯托克斯区域100-200波数区域（对应LO声子模式共振峰）测量它们的拉曼光谱，得到了不同大小CdTe量子点的拉曼散射一阶LO声子模式激发峰的波数偏移情况，如下列图所示： 图4 荧光峰为600nm的CdTe量子点的拉曼光谱（激发波长为532nm，波数100~200 ） 图5 荧光峰为666nm的CdTe量子点拉曼光谱（激发波长为532nm，波数100~200 ）图6 荧光峰为727nm的CdTe量子点拉曼光谱（激发波长为532nm，波数100~200 ） 然后利用经验公式1： CdTe量子点样品的直径可通过上述经验公式计算得出，数据与计算结果如表1： 荧光光谱 (nm) 拉曼光谱 量子点直径 (nm) 样品1 600 143.8 3.66 样品2 666 157.7 4.73 样品3 727 175.0 7.59 表1 CdTe量子点样品的荧光与拉曼光谱的峰值（光栅单色仪入射光缝的宽度为0.1mm，光电倍增管起前的出射光缝的宽度为2mm，积分时间100ms，域值30V，由波长为525nm~545nm的谱线对CdTe量子点样品进行测量） 实验结论与分析 由于拉曼激发峰相对荧光激发峰清晰可辨，通过选择分析三对拉曼激发峰对量子点直径的数据，并从中发现前者随后者非线性变化的特征，而后者出现非线性波数位移现象。 分析LO声子模型可知，光谱平移有两方面原因2 ：１）光学声子受量子点约束导致红移，２）材料结构收缩导致的蓝移。在本文制备条件下，自由而无序地凝聚并堆积在硅片上的量子点无通常定义下晶格结构可言3，结构收缩表现为量子点较大的表面积/体积比值引起的微观球点表面张力，使得量子点内原子间距变小，从而对CdTe材料中的声子模式造成影响。（较大的表面积/体积比也意味着大量原子暴露在表面，形成化学键或空穴。于是，量子点的拉曼极化矢量就十分复杂，表现为整条拉曼光谱谱线的复杂性。） 下面定量分析两种因素的影响。由上述可知声子频率可以表示为量子点大小的函数： (1) 、、分别为LO声子的体材料频率、声子定域化红移频率和结构收缩蓝移频率。 1.） 根据光学声子定域模型4，光学声子被限定在球状量子点内，具有大小为： 的等波矢量，其中为球贝塞尔函数第n个节点。于是通过中声子定域模型公式5,6： (2) 其中为描述LO声子在体材料中传播过程的参量。 2.） 根据晶体的晶格收缩模型3, 7，有 (3) 其中为Gruneisen参数，定义，为体材料体积。通常为一接近1的正数，为晶体沿c轴伸缩比。在本实验中CdTe量子点自由生长于硅片上，需将定义修正为径向间距伸缩比，大小约为几个百分点3。于是，对收缩情况，0，0，量子点越小，表面积/体积比越大，收缩效应