专题报道|微纳光学 器件为太阳电池。太阳电池按材料分类有多晶、单晶复合材料、有机化学纳米材料以及生物纳米材料等 硅太阳电池;硫化镉、硒铟铜、碲化镉、砷化镓、磷化铟 化合物太阳电池;有机薄膜太阳电池等叫。太阳电池产 品的年增长率达到50%。现在光伏发电提供的电能约 占全球电能的2%,预计2040年达到21%-26%。电池 的效率已发展到较高水平,其中单晶硅电池的效率约 25%,多晶硅电池的效率约20%。目前正在研究的纳米 太阳电池有量子阱纳米硅电池和二氧化钛电池等,具 有效率高(可达80%)和成本低的优点 图51nm油滴的远场(a)和近场(b)照片 321量子限制材料与器件 3纳光子学技术 量子限制是由具有不同禁带宽度的两种半导体材 纳光子技术的研究内容包括纳米测量、纳米材料交替生长而成。有量子阱量子线和量子点,分别在一 料纳米器件、纳米加工等。 维、二维、三维方向上限制载流子的运动如图6所示 3.1近场光学的测量技术 般是通过纳米探针将纳米结构的近场信息转 化为远场(传播场)信息的方法来实现对纳米结构的 量子肼 量子点 测量。纳米探针有两种:空心的光纤探针和实心的金 (一维限制二维限制 属探针,如图3所示 图6量子阱、量子线和量子点材料的量子限制作用 沿晶体生长方向周期性地生长多个量子阱,形成 金属镀膜 光纤探针 的 IngaAs/GaAs多量子阱(MQW),如图7所示。其中 )近场光 近场光 GaAs和 In GaAs具有不同的禁带宽度,分别形成势阱 和势垒。电子、空穴被束缚在势阱中 中照明—一信号 图3两种纳米探针。(a)空心光纤探针;(b)实心金属探针 IngaAs层 基于纳米探针的纳米测量仪器有近场光学显微 镜和近场光学时间分辨光谱仪等。图4给出扫描近场 光学显微镜的工作原理图。图5给出1m油滴的近 场照片和远场照片比较 激发光 光纤耦合器 GRAs GaAs层 光纤耦合器 光纤探针 扫与反镜控制 物镜 图7(a) InGaAs/GaAs多量子阱结构;(b)能级结构图 滤波器 计算机 用此 In GaAs/GaAs多量子阱为有源层制成的垂 LPMT光电售增管 直腔表面发射激光器的结构如图8所示。其中一对 图4扫描近场光学显微镜的工作原理图 GaAs/ALAs分布反馈布拉格反射镜(DBR)组成光学 32纳米材料与器件 谐振腔。通过电极注入电流,激发出激光,从垂直输出 纳米材料的研究先从具有周期结构的无机纳米孔输出。 材料开始,主要有半导体量子限制材料、电介质光子图9给出ZnO量子线激光器的一个例子。anO量 晶体材料、金属膜等离子激元材料等。此外还有纳米子线具有六角形截面,长2-10m,直径20~160nm, 118颤光与兴田子等进展200910