納米激光器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、紫外半導體激光器在光信息存儲、生物和醫(yī)學等領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用。盡管氮化鎵紫外激光器的出現(xiàn)在過去的十多年中有重大的意義,但是低成本、高功率和更短波長的這些要求促使對ZnO納米線等相關(guān)裝置的研究,其有更寬廣的能帶隙和更大的激射結(jié)合能。氧化鋅納米激光器通過光泵浦和電泵浦的激發(fā)方式已經(jīng)被研究證實。
　　本文研究能容主要包括以下兩個部分:
　　首先,本文提出了一種新穎的基于半導體納米線/空氣間隙/金屬薄膜復(fù)合結(jié)構(gòu)的表面等離子體納米激光

2、器,并給出了理論研究和仿真分析.這種結(jié)構(gòu)通過金屬界面的表面等離子體模式與高增益介質(zhì)納米線波導模式耦合,從而使場增強效應(yīng)得到顯著提高。同時通過數(shù)值仿真研究,得到該混合波導結(jié)構(gòu)的模式特性和增益閾值隨空氣槽寬度、納米線半徑的變化規(guī)律,表明它可以實現(xiàn)對輸出光場的深亞波長約束,同時保持低損耗傳輸和高場強限制能力。通過最優(yōu)化選擇,最終得到納米等離子體激光器的最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸。
　　其次,本文報道了在n-GaN襯底上生長高質(zhì)量的N摻雜的ZnO納米線

3、異質(zhì)結(jié)。通過化學氣相沉積法、以金為催化劑生長準直性好的氧化鋅納米線。p-ZnO/n-GaN異質(zhì)結(jié)樣品能夠在c-軸取向的藍寶石襯底上通過CVD方法成功的獲得。該樣品的結(jié)構(gòu)和光學特性、電學特性分別被XRD、拉曼、PL和I-V測試系統(tǒng)進行測試。通過I-V測試器特性,展示了很好的整流二極管特性。與此同時,n-ZnO/n-GaN的樣品作為對比分析,用以證實該異質(zhì)結(jié)裝置的p型特性。我們證實這種p-ZnO/n-GaN異質(zhì)結(jié)樣品在正向偏壓下可觀察到明顯

4、的出射光,該pn異質(zhì)結(jié)的激光行為通過光泵浦機制進行測試,其閾值為406mW/cm2。同樣條件下做出的很多樣品在泵浦電流達到20-30mA時都能觀察到明顯的出射光。而對于n-ZnO/n-GaN樣品,在顛倒其測試電壓時,一些微弱的黃光也能被觀察到。該研究不僅成功的證明通過N摻雜制備出p型ZnO納米線,也證明在氮化鎵襯底上p型ZnO納米線紫外異質(zhì)結(jié)樣品的形成。p型ZnO納米線陣列的持久性和可控性等特征的實現(xiàn)對于制備納米級別的電學和光學裝置是非