寬帶隙半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)光學(xué)微腔的制備及其光學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、納米光學(xué)微腔作為半導(dǎo)體微納光子學(xué)研究的新興領(lǐng)域備受人們關(guān)注。某些不同形貌的半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)單元不但本身可作為光學(xué)微腔，同時(shí)它也是增益介質(zhì)。它們是光學(xué)微腔研究領(lǐng)域的最基本載體之一，在納米結(jié)構(gòu)光學(xué)微腔研究中具有重要的意義。目前，廣受關(guān)注的納米結(jié)構(gòu)光學(xué)微腔主要包括一維納米帶或者納米線FP微腔和具有六邊形截面結(jié)構(gòu)的回音壁微腔，材料種類主要為制備技術(shù)相對(duì)成熟的ZnO和GaN，對(duì)于其它具有新奇結(jié)構(gòu)和不同材料種類的光學(xué)微腔的研究較少。本論文研究工作主要

2、從微腔結(jié)構(gòu)制備和材料種類創(chuàng)新出發(fā)，利用簡(jiǎn)單的材料生長(zhǎng)制備技術(shù)和共焦顯微熒光光譜手段，研究了ZnO和In2O3不同納米結(jié)構(gòu)光學(xué)微腔的形成機(jī)理及其對(duì)光場(chǎng)的調(diào)控效應(yīng)。具體內(nèi)容包括三個(gè)部分：
　　第一部分，ZnO納米管和In2O3納米線回音壁微腔的研究。這部分工作包括：(1)我們利用一種簡(jiǎn)單的氧化-蒸發(fā)過(guò)程，制備出表面光滑、具有規(guī)則六邊形截面的單晶結(jié)構(gòu)ZnO納米管；首次將這種管狀結(jié)構(gòu)用作光學(xué)微腔，實(shí)驗(yàn)上直接觀測(cè)到這種管狀光學(xué)微腔對(duì)光場(chǎng)調(diào)制

3、所形成的回音壁模式、FP模式和類波導(dǎo)共振模式等；分析了不同管壁厚度、微腔尺寸和不同檢偏配置條件下光譜的共振響應(yīng)信號(hào)。我們進(jìn)一步研究了管狀回音壁微腔調(diào)制的ZnO的激射效應(yīng)。(2)我們利用改進(jìn)的原位熱氧化反應(yīng)，制備出表面光滑、具有規(guī)則六邊形截面的單晶結(jié)構(gòu)In2O3納米線，首次將這種材料用作光學(xué)微腔，在實(shí)驗(yàn)上直接觀測(cè)到室溫下In2O3納米線回音壁微腔對(duì)光場(chǎng)調(diào)制所形成的可見光區(qū)的共振腔模信號(hào)；利用平面波模型和柯西公式對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了理論分析，理

4、論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好。
　　第二部分，ZnO多層六角納米片結(jié)構(gòu)和In2O3多面體結(jié)構(gòu)FP光學(xué)微腔的研究。這部分內(nèi)容主要包括兩點(diǎn)：(1)采用改進(jìn)的碳熱還原技術(shù)，制備出單晶多層ZnO納米結(jié)構(gòu)，在實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到二維六角面內(nèi)形成的FP微腔對(duì)光場(chǎng)的調(diào)制信號(hào)，以及多級(jí)FP微腔調(diào)制的ZnO的激射效應(yīng)。(2)采用原位熱沉積技術(shù)，首次制備出表面光滑的In2O3單晶多面體結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)上研究了這種多面體結(jié)構(gòu)FP微腔對(duì)光場(chǎng)的調(diào)制效應(yīng)，應(yīng)用時(shí)域差分模擬方法