寬帶隙半導體納米結構光學微腔的制備及其光學性質研究.pdf

1、納米光學微腔作為半導體微納光子學研究的新興領域備受人們關注。某些不同形貌的半導體納米結構單元不但本身可作為光學微腔，同時它也是增益介質。它們是光學微腔研究領域的最基本載體之一，在納米結構光學微腔研究中具有重要的意義。目前，廣受關注的納米結構光學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構的回音壁微腔，材料種類主要為制備技術相對成熟的ZnO和GaN，對于其它具有新奇結構和不同材料種類的光學微腔的研究較少。本論文研究工作主要

2、從微腔結構制備和材料種類創(chuàng)新出發(fā)，利用簡單的材料生長制備技術和共焦顯微熒光光譜手段，研究了ZnO和In2O3不同納米結構光學微腔的形成機理及其對光場的調控效應。具體內容包括三個部分：
　　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)我們利用一種簡單的氧化-蒸發(fā)過程，制備出表面光滑、具有規(guī)則六邊形截面的單晶結構ZnO納米管；首次將這種管狀結構用作光學微腔，實驗上直接觀測到這種管狀光學微腔對光場調制

3、所形成的回音壁模式、FP模式和類波導共振模式等；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信號。我們進一步研究了管狀回音壁微腔調制的ZnO的激射效應。(2)我們利用改進的原位熱氧化反應，制備出表面光滑、具有規(guī)則六邊形截面的單晶結構In2O3納米線，首次將這種材料用作光學微腔，在實驗上直接觀測到室溫下In2O3納米線回音壁微腔對光場調制所形成的可見光區(qū)的共振腔模信號；利用平面波模型和柯西公式對實驗結果進行了理論分析，理

4、論計算和實驗結果符合較好。
　　第二部分，ZnO多層六角納米片結構和In2O3多面體結構FP光學微腔的研究。這部分內容主要包括兩點：(1)采用改進的碳熱還原技術，制備出單晶多層ZnO納米結構，在實驗上觀測到二維六角面內形成的FP微腔對光場的調制信號，以及多級FP微腔調制的ZnO的激射效應。(2)采用原位熱沉積技術，首次制備出表面光滑的In2O3單晶多面體結構，實驗上研究了這種多面體結構FP微腔對光場的調制效應，應用時域差分模擬方法