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CdSe的电子结构和光学性质研究
介绍
CdSe是一种广泛应用于半导体和光电领域的材料。它具有优异的光学性能和电学性能，并且其电子结构对其光学性质和其他性质具有重要影响。本文将介绍CdSe的电子结构和光学性质的研究，包括其能带结构、载流子输运、荧光和吸收性质、表观量子效率等方面。
CdSe的能带结构
CdSe是一种六方晶系的半导体，其晶体结构为Wurtzite结构。其具有直接带隙，带隙大小为1.74eV，属于中度带隙半导体。在能量小于带隙时，电子的状态被填满在价带内，而在带隙以上，电子可以被激发到导带内。
图1显示了CdSe的能带结构。从图中可以看出，当价带中填满一个电子，电子受限在距离原子核较近的能级上。而导带中则没有电子，允许电子在晶体内自由移动。在光照下，CdSe中的价带电子可以被激发到导带中，形成激子对(电子和空穴的组合体)，可以产生荧光和吸收光谱。
载流子输运
CdSe中的载流子输运是CdSe光电器件性能的关键特性。其中电子和空穴的有效质量对材料的输运性质有很大的影响。CdSe的传统电学性能测量结果表明，CdSe具有较高的载流子迁移率和少数载流子寿命。
采用Shubnikov-deHaas电阻震荡系统和光学谱计算的方法，人们发现CdSe中的有效质量是与方向有关的。电子和空穴的有效质量约为0.13me和0.45me(其中me为自由电子质量)。CdSe纳米晶的有效质量小于CdSe大晶体的有效质量，这意味着在纳米晶中，载流子的运动更加自由，因此也更容易流动。
荧光和吸收
CdSe纳米晶由于其微小的尺寸(在纳米级别)，显示了与大晶体不同的荧光和吸收特性。CdSe纳米晶的大小决定带隙范围，从而影响其荧光和吸收性质。
CdSe纳米晶在光谱学上呈现出离散的激子态。具体而言，在共价价带中，激子态可以通过吸收光产生。在激子态耗散能归零的时候，会释放荧光。
CdSe纳米晶的能隙大小决定着它的紫外线吸收峰的位置，而其粒子尺寸也会影响吸收和发光峰。CdSe纳米晶的荧光峰随着粒径增大而由蓝向红移动，这是因为随着粒度的增大，能隙被减小。
表观量子效率
CdSe纳米晶的表观量子效率(PLQE)因其尺寸、形状和化学组成而有很大差异。表观量子效率表示纳米晶发光的量子产率。CdSe纳米晶的表观量子效率并不高，其原因是因为表面态捕获电子和荧光排放受到表面等效的影响。此外，纳米晶在表面固定有有机分子或无机分子，可以调整其表面性质和光学性质，从而提高CdSe纳米晶的表观量子效率。
结论
本文介绍了CdSe的电子结构和光学性质，包括其能带结构、载流子输运、荧光和吸收性质、表观量子效率等方面的研究。CdSe是一种广泛应用于半导体和光电领域的材料，具有优异的光学和电学性能。与大晶体相比，在纳米晶尺寸下的CdSe具有更高的载流子迁移率和更短的载流子寿命，这使其适用于高性能光电器件。CdSe纳米晶的荧光和吸收特性是其在光电领域应用的重要方面，CdSe的表观量子效率可以通过表面修饰在一定程度上提高。未来，CdSe的研究将进一步拓展其在半导体和光电领域中的应用。