隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨和可見光通信技術(shù)的快速發(fā)展,基于鈣鈦礦材料的光電子發(fā)光與器件逐漸成為照明發(fā)光領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。雖然國內(nèi)外學(xué)者采用光泵浦與電泵浦方式激勵(lì)量子點(diǎn)發(fā)光取得了較為突出的成果。但從原理上講,上述激勵(lì)方式存在難以商業(yè)小型化集成、能量轉(zhuǎn)化效率低、電流過大影響器件壽命等不利因素,限制了該新材料進(jìn)一步地商業(yè)推廣。為此,本文提出了一種電子束泵浦方式,設(shè)計(jì)并構(gòu)建了基于微通道光電倍增機(jī)制的調(diào)制電子束泵浦源,實(shí)現(xiàn)了調(diào)制電子束泵浦鈣鈦礦量子點(diǎn)的發(fā)光與隨機(jī)激光。主要研究內(nèi)容包括調(diào)制電子束泵浦源設(shè)計(jì)、電子束調(diào)制物理建模、Cs Pb Br₃量子點(diǎn)薄膜制備及真空電子束泵浦實(shí)驗(yàn)平臺搭建等,具體可分為以下三部分:第一部分:首先分析了鈣鈦礦量子點(diǎn)薄膜光泵浦激射的技術(shù)優(yōu)勢以及激射機(jī)理,揭示了該類器件在集成小型化商業(yè)化時(shí)面臨的主要技術(shù)瓶頸。其次,概述了電注入鈣鈦礦量子點(diǎn)LED器件取得的進(jìn)展,探究了該類器件結(jié)構(gòu)功率增益帶寬積瓶頸對信息傳輸與器件壽命的約束。最后,為了解決上述問題,我們提出了一種調(diào)制電子束泵浦機(jī)構(gòu);分別從調(diào)制電子束泵浦與鈣鈦礦量子點(diǎn)激射兩個(gè)維度,闡明了調(diào)制電子束泵浦鈣鈦礦量子點(diǎn)激... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

基于多晶鈣鈦礦薄膜的光泵浦激光研究

微觀結(jié)構(gòu)為代表，低維鈣鈦礦材料一方面自身作為激光增益介質(zhì)，可以產(chǎn)生受激輻射；另一方面通過形貌調(diào)控可以合成特定的微觀幾何結(jié)構(gòu)，進(jìn)而形成良好的光學(xué)諧振微腔[10]。典型的光學(xué)微腔有法布里-珀羅模式微腔、回音壁模式微腔、光子晶體微腔等[11-13]，以及無需固定諧振腔的隨機(jī)激光模式[14-15]。因此被廣泛用于制作鈣鈦礦微納激光器[16-19]。2015年，YakuninS課題組于NatureCommunications上報(bào)道了全無機(jī)CsPbBr3鈣鈦礦納米材料制備成的膠體狀納米晶，一方面通過球形諧振腔的耦合實(shí)現(xiàn)了回音壁（WGM）模式納米激光（見圖1.2a)），另一方面利用納米晶結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦量子點(diǎn)薄膜的光泵浦隨機(jī)激光（見圖1.2b)）[20]。這是全無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)激光領(lǐng)域的重大研究突破。a)b)圖1.2基于CsPbBr3鈣鈦礦量子點(diǎn)的不同激光模式a)回音壁模式激光b)隨機(jī)激光同年，南京理工大學(xué)曾海波團(tuán)隊(duì)報(bào)道了基于CsPbX3納米晶材料的光泵浦自發(fā)輻射光放大和激光發(fā)射[21]。如圖1.3所示，隨著光泵浦強(qiáng)度增大，CsPbBr3量子點(diǎn)薄膜PL光譜發(fā)射峰逐漸變窄，表明了受激輻射的出現(xiàn)，其激光閾值為20μJ/cm2。2015年，美國HaimingZhu等人報(bào)道了室溫下低閾值和高質(zhì)量的單晶鹵化鉛鈣鈦礦納米線產(chǎn)生的波長可調(diào)諧激光[22]。如圖1.4所示，其激發(fā)閾值為600nJ/cm2，發(fā)光峰的半高寬為0.22nm，相應(yīng)的激光品質(zhì)因子Q高達(dá)3600；通過觀察納米線發(fā)光效果圖，

第1章緒論4發(fā)現(xiàn)隨著泵浦強(qiáng)度的增加，納米線從整體發(fā)光變?yōu)閮啥嗣黠@發(fā)射激光，這是由于納米線自身形成的法布里-珀羅諧振腔形成光學(xué)反饋的作用。圖1.3CsPbBr3量子點(diǎn)薄膜在不同光泵浦強(qiáng)度下的光致光譜圖圖1.4納米線激光發(fā)光圖以及在不同光泵浦能量下的光致發(fā)光特性同年，南洋理工大學(xué)熊啟華課題組利用化學(xué)氣相合成法制備了具有高結(jié)晶度的CH3NH3PbX3鈣鈦礦納米線，其矩形截面具有長載流子擴(kuò)散長度與良好的光學(xué)性能；在室溫光泵浦激發(fā)下，獲得了閾值為11μJ/cm2的近紅外激光[23]。2016年，美國PeidongYang課題組報(bào)道了低溫溶液相生長的CsPbX3納米線與納米片，具有低閾值激光、可調(diào)諧性和高穩(wěn)定性[24]。如圖1.5所示，分別展示了藍(lán)光納米線與綠光納米片的激射光譜與激光效果。此外，發(fā)現(xiàn)當(dāng)泵浦光強(qiáng)度超過激發(fā)閾值時(shí)，觀察到納米線兩端與納米片四周有強(qiáng)烈的激光輸出，這是由于CsPbX3納米線通過兩個(gè)端面形成法布里-珀羅模式激光，納米片通過四周腔壁形成回音壁模式激光。


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