国加拿大高等教育项目资助材料科学翻译丛书

第一篇：国加拿大高等教育项目资助材料科学翻译丛书

国加拿大高等教育项目资助材料科学翻译丛书

半导体纳米晶体的光字性质 [英]

S.V.Gaponenko著

低维半导体结构通常都涉及到纳米晶体或量子点，显示了非常有趣的现象，尤其是在通讯领域，具有非常广阔的应用前景。本书详尽地描述了这些结构的光学性质，给出了所有理论上和实验上的结论，进而讨论了它们在技术领域方面的应用。

作者首先引出纳米晶体电子态的基本物理性质(采用从 “簇一晶体”方法)，然后展开了纳米晶体的生长、光的吸收和发射、光学非线性化、界面效应及光学晶格的讨论。解释了相关的敏锐器件，如新型光发射和光开关器件的基本物理原理等。

本书还包括了迅速发展的模糊领域。这将引起光学或微电子领域研究生的极大兴趣，对电子工程、物理、化学和材料科学的研究人员具有同样重要的作用。

目录

第一章 晶体中的电子态

1.1基础量子力学中的一些问题

1.1.1势阱中的粒子

1.1.2球对称势阱中的粒子

1.1.3库仑势中的电子

1.1.4周期势中的粒子

1.2晶体中电子的薛定愕方程，1.3准粒子概念:电子、空穴和激子

1.4低维结构:量子阱、量子线和量子点

第二章 理想纳米晶体的电子态

2.1从晶体到簇:有效质量近似

2.1.1弱限制体系2.1.2强限制体系2.13表面极化和有限势垒效应2.1.4真实半导体的空穴能级和光跃迁2.1.5振动强度与粒度的相关性

2.2由簇到晶体:量子化学逼近法.2.2.1将半导体纳米晶体看作大分子2.2.2量子化学方法的一般性质2.23半经验技术2.2.4半导体簇的量子化学计算

2.3准零维结构中的尺寸范围

第三章 纳米晶体的生长

3.1无机基体中的纳米晶体

3.1.1玻璃基体:扩散生长法3.1.2多孔玻璃中的纳米晶体3.13离子晶体中的半导体纳米晶体3.1.4沸石中的纳米晶体3.1.5 复合半导体玻璃膜3.1.6其它技术

3.2有机物中的无机物:有机溶液和聚合物中的半导体纳米晶体

3.3纳米晶体在晶体衬底上的自组织生长

3.4织构纳米晶体的各种技术概要46

第四章 非均匀介质的光谱性质

4.1粒子数诱导的光学非线性和光学烧孔效应50

4.2多相介质中的持久性光谱烧孔效应 55

4.3发光特征

4.4单分子光谱

第五章 半导体纳米晶体的光吸收和发射

5.1吸收光谱与尺寸的关系:非均匀性展宽和均匀线宽度59

5.1.1真实纳米晶体中量子一尺寸效应的实验证实

5.1.2选择性的吸收光谱:光谱烧孔效应

5.1.3选择性发射光谱.5.1.4非均匀展宽的其它表现

5.1.5玻璃基体中纳米晶体的光学性质与沉积阶段的相关性67

5.2价带混合68

5.3激子-声子互作用71

5.3.1晶格振动715.3.2声子概念735.3.3 小粒子的振动模式

5.34 “声子瓶颈”:高能态选择和粒子数 755.3.5光谱线形和线宽度77

5.3.6寿命展宽785.3 7激子一声子互作用产生的移相79

5.4激子辐射衰减与尺寸的关系81

5.4.1大微晶中激子的超辐射衰减815.4.2间接带隙纳米晶体材料的辐射跃迁83

5.4.3发光的偏振性885.4.4交换互作用和肖特基移动89

5.5单点光谱92

5.6微空腔中的量子点95

5.7复合机理

5.8电场对激子吸收的影响，5.9电致发光，04

5.10掺杂的纳米晶体，第六章 共振光学非线性和相关的多体效应

6.1 纳米晶体多体效应的特殊性质

6.2 大量子点中的激子一激子互作用

6.3小量子点的本征吸收饱和

6.4 小量子点上的双激子106107111116

6.5光学增益和发射激光

6.6双光子吸收

6.7光学双稳定性和波动，181201

21第七章 界面效应

7.1激光退火,光暗化和光降解作用

7.2界面效应对卤化铜纳米晶体的影响

7.3持久性的光谱烧孔效应

7.4光化学烧孔效应

7.5量子点体系光谱烧孔现象的分类

7.6载流子的隧道效应和迁移对发光衰减的影响13

3第八章 空间组织化的纳米晶体系统

8.1纳米晶体超晶格:量子固体

8.2光子纳米晶体140

前言

原子的空间构型和它的性质决定了分子和晶格中的电子态和光跃迁的几率。原子中的电子占据不连续能态，相应地产生了一系列窄的吸收和发射线。晶体电子子系统中的元激发，即电子和空穴，具有自由粒子气体的许多性质。在半导体中，导带中的电子和价带中的空穴由禁带分开，从而产生了与原子光谱完全不同的特有的吸收和发射谱。因此，可以提出这样一个合理的问题:从原子到晶体的过程中将会发生什么?这可从小粒子的研究中找到该问题的答案。小粒子包含的原子数目范围从几个到几百甚至上千个。物质的性质从原子到晶体的演化过程分两步:从原子到簇和从簇到晶体。

晶簇的显著特点是一个晶簇由一系列孤立的原子组成。显然这些所谓的幻数决定了簇的空间构型、电子谱及其光学性质。有时，从一个已知的数转变为其相邻数会引起能级和跃迁几率的强烈变化。随粒子尺度增大，其性质由粒子尺度和形状取代特定的原子数和空间构型来描述。当这些粒子的尺度总是大于晶格常数，但仍与元激发的德布罗依波长相当，那么这些类型的微结构可称作介观结构，经常把它们称为 “量子晶体”、“量子点”或 “准零维结构”。当微晶尺度范围在1到10个纳米之间，则一般称为 “纳米晶体”，该名词仅应用于微晶尺寸。根据量子限制效应，其它名词则阐明了它们的电子性质。

从固体物理的观点，纳米晶体正是补充量子阱(二维结构)和量子线(一维结构)的一种低维结构。然而，准零维结构种类的有限性产生了许多在一维和二维结构中非本征的独特性质。在一维或二维中，量子阱和量子线仍具有跃迁对称性，从统计意义上可产生大量的电激发子。在纳米晶体中，完全打破了跃迁的对称性，因此，在同一纳米晶体中只能产生有限数量的电子和空穴，那么，电子一空穴气体和准动量的概念在纳米晶体中不再适用。另外，纳米晶体中的这种有限的原子数会引起各种光诱导现象，如在原子和分子物理中发生的持续性的和永久性的光物理和光化学现象，我们知道，这些现象在固体中一般不发生。纳米晶体的织构技术也有许多种，如借鉴于与晶体的生长并没有多少共同之处的玻璃技术、胶体化学和其它领域的技术。

从分子物理的观点，一个纳米晶体可看作是一个大分子。分布在一个透明基质中(液体或固体)的纳米晶体与分子系综类似，展现了分子结构中所熟知的各种客一主现象。另外，由于粒度存在一定的分布、缺陷浓度、形状波动、非均匀环境和其它特征，每个纳米晶体系综的吸收和发射有程度不同的非均匀展宽。因此，检测由非均匀展宽掩盖了的单个纳米晶体性质的最有效方法是应用分子和原子光谱中发展起来的各种选择技术。

另外，随微晶尺寸和浓度的增大，“基质一，微晶”这种多相媒介已变成超离散介质光学的主题，对纳米晶体系综的光学性质也引人了一些附加观点。

由于这些特征，纳米晶体光学性质的研究已形成了一个新的领域，是固体物理、光学、分子物理和化学的边缘学科。

尽管存在这样的事实，人们了解应用半导体纳米晶体染色基体已几个世纪了，如染色玻璃等。但系统地研究它们的物理性质是不久前才开始的。Frcelich(1937)和Kubo(1962)可能是研究准零维结构的先驱，在他们的工作中，由不连续的电子光谱预言了小金属粒子的非平凡性质。只有当量子限制逼近方法在精细半导体层(量子阱)和针状结构(量子线)的研究取

得令人鼓舞的进展后，才促进了系统化地研究半导体纳米晶体的光学性质与尺寸的相关性。

自前苏联圣.彼得堡(St.Peterburg)学校的固体物理、光谱学和玻璃技术(Ekimov eta1.1982;Efros and Efros 1982)小组和美国的Murray hill独立小组((rossetti et a1.1983)最早提出纳米晶体的性质与尺寸相关的量子限制效应后，全球成千上万的学者开始了广泛深人地研究，在此方面取得了巨大进步。在 Banyai和 Koch(1993断著的书中详尽描述了半导体量子点理论方面取得的进展。本书主要概述了半导体纳米晶体在实验方面的进步。

本书 1-4章简述了理想纳米晶体中电子态的理论结果、生长技术和结构性质，综述了光谱非均匀介质中熟知的选择性光学技术和相关的光学效应。这些章节中给出了引导性的评论，这些评论对自然界交叉学科领域的考虑似乎是合理的。第五章系统地分析了吸收和发射过程与粒度的相关性，可通过同一纳米晶体内电予一空穴对的产生和湮灭来描述。研究的材料是II-VI簇((CdSe, CdS)、III-V簇(GaAs, InAs)、I-VII簇((CuC1,CuBr,AgBr)和 IV簇元素(Si和 Ge)化合物及纳米晶体。第 6章研究各种多体效应，这种效应导致了强度依赖关系和非线性光学现象。各种微晶基质界面过程对应于大多数持续性和永久性的光诱导效应，如稳定的光谱烧孔效应或光衰减效应，是第七章的主题。第八章中考虑了空间有序的纳米或微晶系综的织构并描述了这方面的最新进展，这正是向人造材料如微晶三维超晶格挑战的开始。这些结构中最有趣的是光子晶体，这种晶体中的载流子是光子，就象普通晶体是电子或空穴一样。在某些方面，该领域结合了纳米晶体光学，从而引出了光子工程，假设这些结构有表观的光谱、寿命、和传输条件。

本书的特点是以导论或评论的形式为主，因此适合于物理化学专业和对固态光学与工程感兴趣的高年级的学生、研究生。

写这本书，归功于从 1982-1997年这么长时间在此领域进行的研究。在此阶段，作者在B Belarus Minsk国家科学院 B.LSTEPANOV 物理所工作，我想在此对我的专业导师V.P.Gribkovskii教授表达我最真挚的谢意，当我还是学生的时候，教授就鼓励我从事科学活动，激发了我的写作动力。感谢Stepanov研究所P.A.Apanasevich教授和其他所有的同事的有益帮助，在过去的十年里尽管还没有理想的外部环境，但研究所里总能产生创造性的环境。也感谢我的合作者 L.Zimin博士、LGer博士、manenko博士、A.Kapit博士、onov博士、E.Petrov博士、LMailinovskii博士、A.Stupak博士、V.Lebed博士、N.Nikeenko博士和其它研究机构从事半导体纳米晶体研究 的同行们，还要特别感谢 C.Klingshirn 教授 和Dab.U.Woggon(Kaiserslautern/Karlsruhe)博士与我进行的多年的合作，非常感谢 L.Brus教授(hurry HilU纽约)、S.W.Koch教授(Tucson/Marburg).V.Tsekhomskii教授(SCPetersburg), L.Banyai教授、A.Efros哗盛顿)博士、T.Itoh教授((Sendai)在半导体纳米晶体物理和化学方面进行的富有挑战性的讨论。在该书中，世界上许多杰出的科学家允许使用他们的卓越成果，使我内心深感不安。

在本书快要完稿的最后阶段，V.Gurin博士、E.Petrov博士和 M.Artemyev博士对有关章节选择的关键性资料提供了很大的帮助，N.Gritsuk P.Meyler作为助手，做了该书中的大量的插图工作。最后，我要感谢剑桥大学出版社，特别是D.Meyler博士与我的卓越的、富有成果的合作。

S.V.Gaponenko

Minsk7 ,1997

第二篇：2017年经典中国国际出版工程、丝路书香工程重点翻译资助项目、中关于申报国当代作品翻译工程项目的通知

2017年经典中国国际出版工程、丝路书香工程重点翻译资助项目、中关于申报国当代作品翻译工程项目的通知

新广出办发〔2017〕5号

各省、自治区、直辖市和新疆生产建设兵团新闻出版广电局，中央军委政治工作部宣传局，中央和国家机关各部门、各民主党派、各人民团体出版单位主管部门，中国出版集团公司，中国国际出版集团公司、中国教育出版传媒集团有限公司、中国科技出版传媒集团有限公司，有关出版单位：

为深入贯彻落实总书记系列重要讲话精神，全面落实2017年全国宣传部长会议、全国新闻出版广播影视工作会议和图书“走出去”工作座谈会精神，发挥经典中国国际出版工程、丝路书香工程、中国当代作品翻译工程等对外翻译出版工程项目带动引领作用，推出更多讲好中国故事、传播中国声音、阐释中国特色的外向型精品图书，让海外读者通过中国图书认识中国、了解中国、理解中国，切实提升国家文化软实力，国家新闻出版广电总局决定启动2017年经典中国国际出版工程、丝路书香工程重点翻译资助项目、中国当代作品翻译工程项目申报工作。现将相关事宜通知如下。

一、指导思想

全面贯彻党的十八大和十八届三中、四中、五中、六中全会精神，深入贯彻落实宣传总书记系列重要讲话精神和治国理政新理念新思想新战略，紧紧围绕服务党和国家工作大局、提高国家文化软实力总要求，坚持用好国际国内两种资源两个市场，加强内容建设，全面做好体现国家意志、代表国家水准、传承中华文明、反映时代风貌、适于国际传播的图书选题策划和翻译出版推广工作，展现当代中国发展成就，展示当代中国价值观念，进一步增进世界各国人民对中国的认知和理解，为实现“两个一百年”奋斗目标、实现中华民族伟大复兴的中国梦营造良好国际舆论环境。

二、申报方向和申报重点

（一）申报方向

经典中国国际出版工程、丝路书香工程重点翻译资助项目和中国当代作品翻译工程采用项目管理方式，对外向型精品图书海外翻译出版给予资金补助。

1.经典中国国际出版工程重点支持国内出版单位向世界主要国家和地区输出经典作品，向国际市场推广中华文化，展示当代中国形象。经典中国国际出版工程优先对国内出版单位与国际知名出版机构签署版权输出或合作出版的项目立项，立项语种侧重英语。

2.丝路书香工程重点翻译资助项目着力推动中国优秀图书在周边国家和“一带一路”沿线国家翻译出版，促进民心相通。丝路书香工程优先对国内出版单位与周边国家和“一带一路”沿线国家重要出版机构签署版权输出或合作出版的项目立项，立项语种侧重周边国家语种、“一带一路”沿线国家主要语种。

3.中国当代作品翻译工程精选具有代表性的中国当代文学作品，对其翻译出版和海外推广进行资助。

4.经典中国国际出版工程、丝路书香工程和中国当代作品翻译工程同时重点支持由海外汉学家、翻译家、作家翻译出版以及优秀的写作中国项目。

（二）申报重点

1.资助翻译出版一批深入阐释总书记系列重要讲话精神著作，以及宣传阐释以习近平同志为核心的党中央治国理政新理念新思想新战略的优秀思想理论读物和普及读物。

2.主题类图书：一是抓好迎接党的十九大主题图书翻译出版，资助翻译出版一批全面反映党的十八大以来我国内政外交国防和党的建设等取得辉煌成就的精品图书，翻译出版一批统筹推进“五位一体”总体布局和协调推进“四个全面”战略布局的精品图书；二是抓好庆祝建军90周年主题图书翻译出版，资助翻译出版一批反映我军在革命战争和和平建设时期丰功伟绩的精品图书；三是抓好生动体现当代中国价值观念、弘扬社会主义核心价值观念、准确解读中国梦的本质和内涵、坚持和发展中国特色社会主义、全面反映当代中国发展进步、生动展现中国老百姓现实生活等精品图书翻译出版。

3.文化类图书：重点翻译出版一批坚守中华文化立场、介绍当代中国文化创新发展、展示中华文化独特魅力、展示中华文化与各国文化交流互鉴成果的优秀图书，以及深入挖掘中华优秀传统文化精髓、加强对传统经典的当代解读、展示中国智慧的精品图书。

4.文艺类图书：贯彻落实总书记文艺工作座谈会和中国文学艺术界联合会第十次全国代表大会、中国作家协会第九次全国代表大会重要讲话精神，以实施中国文艺原创精品出版工程为引领，翻译出版一批思想性、艺术性、观赏性俱佳的优秀文艺类图书。

5.哲学社会科学类图书：贯彻落实总书记哲学社会科学工作座谈会讲话精神，翻译出版一批中国特色、中国风格、中国气派的哲学社会科学著作。6.科技类图书：翻译出版一批代表我国科技最高研究水平和最新研究成果的精品图书，重点做好介绍神舟飞天、嫦娥奔月、量子通信、高铁、大飞机、高速公路、超级水稻等世界瞩目的重大科技创新成果，和讲述中国企业创新的精品图书翻译出版。

7.少儿类图书：翻译出版一批思想性、艺术性、知识性、趣味性于一体的中国原创少儿文学读物、优秀少儿科普读物，以及满足各国少年儿童不同年龄阶段多元化阅读需求的中国原创绘本、低幼启蒙读物等。

8.汉语教材：整合国内汉语教学出版资源，注重汉语推广和汉语教学的基本定位，进入对象国国民教育体系的对外汉语教材及辅助读物。

三、具体要求

（一）高度重视。各地新闻出版广电局要高度重视对外翻译出版工作，加强组织协调指导，有效整合资源，推进项目申报和执行。有条件的可设立扶持对外翻译出版项目专项资金。各出版单位将对外翻译出版工作放在重要位置，在激励机制、人员配备、财力保障等方面做好部署，积极挖掘优势资源，做好长远布局和近期规划。获得经典中国国际出版工程、丝路书香工程、中国当代作品翻译工程立项的项目，各出版单位应对相关部门和个人给予相应激励。承担经典中国国际出版工程、丝路书香工程、中国当代作品翻译工程已立项项目的单位，要加快翻译出版进度，按照合同约定时限及时完成各项工作。

（二）坚持打造精品。广泛开展调研，从国外读者实际需求中挖掘选题，认真组织选题策划，研发精品项目。强化精品意识，着力提高翻译质量，优先选择海外汉学家、翻译家、作家翻译、创作。善于用微观视角展现宏大叙事，用生动故事诠释深刻主题，多一些具体细节、典型事例，多一些思想交流、情感互动，多用事实说话，努力实现一国一策，增强针对性和实效性。

（三）拓展传播渠道平台。积极借助参加国际书展、第24届北京国际图书博览会、阿布扎比国际书展中国主宾国等平台，开展图书展示、营销和版权推介。积极与跨国主流营销机构合作，充分利用外方资源，实现对境外主流受众群体的覆盖。着力促进传统出版与新兴出版融合发展“走出去”，针对数字出版传播规律和受众特点，聚集优势出版资源，同步开发和传播外文版中国优秀数字图书内容。

（四）积极开展国际出版合作传播能力建设。主动与国际知名出版机构开展合作，共同选题策划、共同翻译出版、版权共享。加强主题引导和内容把控，推动内容生产与营销渠道建设工作迈上新台阶，实现“联接中外、沟通世界”。

四、申报方法

2017年经典中国国际出版工程、丝路书香工程重点翻译资助项目申报截止时间为2017年4月1日，中国当代作品翻译工程申报截止时间为2017年3月6日。具体申报程序和要求详见各工程申报办法。

各出版单位要认真做好经典中国国际出版工程、丝路书香工程重点翻译资助项目、中国当代作品翻译工程的申报工作。总局将按照“自愿申报、专家评审、择优立项、追踪问效”的原则和要求，开展评审评估，对立项项目予以资金支持。

附件：1.2017年经典中国国际出版工程申报办法

2.2017年丝路书香工程重点翻译资助项目申报办法

3.2017年中国当代作品翻译工程申报办法