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過程，著重分析了氧化鋅材料中單雙光子吸收激發(fā)半導體載流子，由此產(chǎn)生的熒光以及激光發(fā)射現(xiàn)象；并通過時間分辨光譜學的方法測試單雙光子激發(fā)下的熒光和激射的瞬態(tài)行為，分析了納米針，微米棒因為維度尺寸結(jié)構(gòu)而導致單雙光子熒光以及激射產(chǎn)生機理的差異，對氧化鋅微納尺度發(fā)光器件的制備有一定的指導意義。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)射強度與泵浦強度之間的關系，發(fā)射峰隨著激發(fā)光的增強產(chǎn)生一定的紅移，我們將此現(xiàn)象歸結(jié)為三個不同的物理過程：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)光強變化的時間分辨光譜數(shù)據(jù)讓我們證實了存在三個過程和激射產(chǎn)生，激射紅移主要歸結(jié)于電子．空穴等離子體引起的帶隙重整化。通過對比發(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．空穴等離子體效應有關；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腔腔體效應有關。 3.在320納米的飛秒激光激發(fā)下，時問分辨光譜顯示，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)功率下在上能級建立粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的機理不同，激子-激子受激輻射建立所需要的時問比電子空穴等離子體受激激射建立的時間要長。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間比自由激子自發(fā)輻射的建立時間要快，在微米棒中則是激子-激子受激輻射的建立時間比自由激子自發(fā)輻射的建立時間要慢。在640納米的飛秒激光激發(fā)下，也觀察到了相類似