【摘要】：半導體激光器是世界上發(fā)展最快、應用最廣泛、最早走出實驗室實現(xiàn)商用化且產(chǎn)值最大的一類激光器。但隨著進入二十一世紀,無論工業(yè)還是軍用領(lǐng)域,對激光器波長和尺寸等參數(shù)的要求逐步提高,基于氧化鋅(ZnO)納米線的半導體納米激光器的出現(xiàn),再一次引起了科研工作者們的研究熱潮。本文主要包括以下三個研究內(nèi)容:首先,本文提出基于半導體納米線/介質(zhì)膜層/金屬膜層/襯底結(jié)構(gòu)的納米等離子體激光器,并針對此結(jié)構(gòu)使用納米光子學軟件COMSOL進行了模擬及仿真,驗證了該半導體納米線/介質(zhì)膜層/金屬膜層/襯底結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。其次,本文詳細介紹了在p型氮化鎵(p-GaN)襯底上生長高質(zhì)量的n型氧化鋅(n-ZnO)納米線的工藝及討論。采用化學氣相沉積的方法,在氮化鎵(GaN)襯底上合成制備氧化鋅納米線陣列,并使用掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)對樣品進行觀察、表征、記錄,發(fā)現(xiàn)氧化鋅在[001]取向上優(yōu)先生長;改變生長條件,摸索出各參數(shù)影響樣品生長形貌的規(guī)律。然后在此基礎(chǔ)上進行濺射,先濺射一層絕緣的介質(zhì)膜層,后濺射一層貴金屬銀膜層,形成最終所設計半導體納米線/介質(zhì)膜層/金屬膜層/襯底的結(jié)構(gòu)。之后,本論文進行了納米等離子體激光器器件的設計及制作,詳細介紹了納米等離子體激光器的制作加工工藝以及各組件的作用。經(jīng)過鍍膜、電極工藝等最終制作完成納米等離子體激光器。最后,本文對制備的樣品的光學特性和電學特性進行了測試,測試參數(shù)主要有光致發(fā)光光譜、電致發(fā)光光譜、I-V特性曲線,本文還對樣品電泵浦發(fā)光下的偏振特性、制冷與非制冷情況下電致發(fā)光的功率對比進行了測試。分析室溫下的光致發(fā)光光譜發(fā)現(xiàn),在紫外激光器的激勵下,樣品有很明顯尖銳的紫外峰(約382 nm)出現(xiàn)。并對比了CVD生長完的樣品和做了濺射加工后的樣品的光致發(fā)光光譜,證實了表面等離子體對光波場模式的約束限制及增強作用。通過測試其I-V特性,樣品展示出了單向?qū)ǖ亩䴓O管特性,而且證實在電壓正接的情況下,n-ZnO/介質(zhì)膜層/金屬膜層/p-GaN異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)樣品可觀察到明顯的紫外光出射。
【圖文】：

.1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2001 年，楊培東課題組制備出了<0001>取向的氧化鋅材料納米線陣列[5]，圖 1-1(a)所示。采用化學氣相沉積法(CVD)能夠制備出準直性好、均勻性高的鋅納米線陣列，，納米線兩個端面之間形成了天然的諧振腔如下圖 1-1(b)所示在室溫下，納米線經(jīng)光泵浦后觀察到紫外激光出射，激光脈寬小于 0.3 nm。

膜包裹的半導體柱腔異質(zhì)結(jié)激光器結(jié)構(gòu)與三維方向的模場 ~(b)激光器結(jié)構(gòu)圖；(c)~ (e)模場強度仿真圖圖 1-3 低溫下電泵浦光譜測試及線寬測試[6](a)10 K 下泵浦電流為 200 mA 時的激射光譜
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN248

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本文編號：2548657