氧化鋅材料的單雙光子激射特性研究.pdf

1、本文采用320納米和640納米的飛秒激光激發(fā)，研究了氧化鋅納米針、微米棒材料的單雙光子光學(xué)過程，著重分析了氧化鋅材料中單雙光子吸收激發(fā)半導(dǎo)體載流子，由此產(chǎn)生的熒光以及激光發(fā)射現(xiàn)象；并通過時(shí)間分辨光譜學(xué)的方法測(cè)試單雙光子激發(fā)下的熒光和激射的瞬態(tài)行為，分析了納米針，微米棒因?yàn)榫S度尺寸結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致單雙光子熒光以及激射產(chǎn)生機(jī)理的差異，對(duì)氧化鋅微納尺度發(fā)光器件的制備有一定的指導(dǎo)意義。本文的主要內(nèi)容和結(jié)果如下： 1.在320納米和640納米的

2、飛秒激光激發(fā)納米針、微米棒兩種結(jié)構(gòu)樣品，獲得了其積分發(fā)射強(qiáng)度與泵浦強(qiáng)度之間的關(guān)系，發(fā)射峰隨著激發(fā)光的增強(qiáng)產(chǎn)生一定的紅移，我們將此現(xiàn)象歸結(jié)為三個(gè)不同的物理過程：自由激子的自發(fā)發(fā)射，激子-激子散射引起的受激發(fā)射和電子．空穴等離子體的受激發(fā)射。激發(fā)光強(qiáng)變化的時(shí)間分辨光譜數(shù)據(jù)讓我們證實(shí)了存在三個(gè)過程和激射產(chǎn)生，激射紅移主要?dú)w結(jié)于電子．空穴等離子體引起的帶隙重整化。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，由于納米針反射面的質(zhì)量，缺陷密度，維度尺寸等原因，導(dǎo)致了納米針與微米

3、棒在受激激射階段發(fā)光效率的不同。 2.通過激射中的窄光譜寬度分析認(rèn)為，氧化鋅納米針、微米棒的雙光子受激激射行為不僅與激子-激子散射，電子．空穴等離子體效應(yīng)有關(guān)；由于我們的樣品是多根微納材料的集體聚集，因此還與氧化鋅納米針界面多重散射構(gòu)成的隨機(jī)閉合回路腔與微米棒本身幾何形貌形成的Fabry—Perot腔腔體效應(yīng)有關(guān)。 3.在320納米的飛秒激光激發(fā)下，時(shí)問分辨光譜顯示，納米針，微米棒的自發(fā)輻射壽命分別為36ps、47ps

4、，在激子-激子散射和電子-空穴等離子體引起的受激輻射的復(fù)合壽命分別為4～5ps和2ps。由于在不同激發(fā)功率下在上能級(jí)建立粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的機(jī)理不同，激子-激子受激輻射建立所需要的時(shí)問比電子空穴等離子體受激激射建立的時(shí)間要長(zhǎng)。由于維度尺寸的差異，首次觀察到納米針中激子-激子受激輻射的建立時(shí)間比自由激子自發(fā)輻射的建立時(shí)間要快，在微米棒中則是激子-激子受激輻射的建立時(shí)間比自由激子自發(fā)輻射的建立時(shí)間要慢。在640納米的飛秒激光激發(fā)下，也觀察到了相類似