用户动态|纳米点棒异质结超低频拉曼光谱研究获进展

胶体半导体纳米微晶，如CdSe纳米点、CdS纳米棒，因其优良光学和电学性质而在光电器件等方面有重要应用。

将纳米点和纳米棒进行组装便可以得到纳米点棒异质结。

不同材料类型的纳米点和纳米棒组合，得到的异质结不同，通过控制纳米点和纳米棒的尺寸比例，可以控制异质结的发光性能，从而大大的增加纳米微晶的调控维度并丰富了其光电学性质。

近年对纳米点棒异质结的光发射研究层出不穷。但是纳米点棒异质结带边发射不仅取决于其本征的能带结构，还会受到声子的调控。

纳米微晶的声子主要有光学声子和声学声子。光学声子主要是由纳米微晶原子间的相互作用决定的，而声学声子则严重依赖于纳米微晶的形状和尺寸。由于声学声子的频率低且强度弱，学界对纳米微晶及其异质结的研究还非常少。

近年来，中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室谭平恒研究组与意大利技术所教授Roman Krahne在中科院王宽诚率先人才计划卢嘉锡国际创新团队的支持下，利用研究组自己发展的超低波数拉曼技术在非共振条件下对CdSe/CdS纳米点棒异质结的超低频量子受限的声学声子进行了系统的研究。

他们发现该纳米点棒异质结的声学声子主要包含了伸缩模（2 cm^-1~10 cm^-1）和径向呼吸模（10 cm^-1~20 cm^-1），与纳米棒的声学模式类似。但是异质结的径向呼吸模较相应尺寸纳米棒出现了明显的红移（2-3 cm^-1），且红移量随着异质结中纳米点尺寸的增加而增加。

有限元模拟结果表明，该红移主要是由纳米点导致的呼吸模局域化所引起的。伸缩模的非局域性使得这种红移效应明显减弱。进一步研究表明，纳米点引入的平均声速度减小是导致异质结量子点径向呼吸模红移的直接原因。在改良的Lamb理论中，引入有效声速度，可以得到声速度改变的有效体积基本与纳米点尺寸相同，更进一步验证了异质结中呼吸模振动的局域性。研究还发现，通过调控纳米点位置也可以调控呼吸模的振动频率和振幅分布等性质。

CdSe/CdS这种I型异质结，其吸收主要由CdS棒来决定，而光发射局域在CdSe纳米球部位，也就是说，声学模的局域部位与光跃迁位置相同，这为通过调控纳米点的粒径和位置来调控纳米点棒异质结声学声子辅助的光学跃迁性质提供了可能，对研究点棒异质结的光发射性质具有重要参考意义。

该项研究工作也得到了国家自然科学基金委的大力支持，相关研究成果于近期在线发表在美国化学会学术刊物《纳米快报》（Nano Letters）上。

CdS纳米棒（左）和CdSe/CdS点棒异质结（右）的结构示意图、

拉曼光谱以及振动幅度分布图