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氧化锌由于具有优良的性质以及在蓝紫光电子器件等方面的潜在的市场,其制备和性质的研究近来多为人们所关注。本文主要研究了一系列结构独特的氧化锌材料的光学特性,特别是其超快动力学及激射的特性和机理。具体的研究内容和成果如下:
(一)研究了厚度连续变化的斜坡状Mg0.1Zn0.9O/ZnO/Mg0.1Zn0.9O单量子阱在单、双光子激发下的发光和激射特性与机理。在单光子(320nm)激发下,观测到随着激发光强的增加,其发光峰发生蓝移(约20meV),直至发生激射(光谱宽度5nm),分析认为这是光致载流子屏蔽了量子限域斯达克效应所致,其激射来源于局域激子。在双光子(640nm)激发强度增加时,也观测到了发光峰蓝移,直至激射(光谱宽度10nm)产生,应用内建电场所致的斯达克效应,并且结合样品结构及复合寿命分析讨论。较好的解释了光谱蓝移和局域激子(~3.36eV)与局域激子(3.43eV)相互叠加的双峰激射。
(二)水热法合成不同形貌的氧化锌光学性能的差异。水热法合成氧化锌具有造价低廉,易于操控,产物多样等优点。利用高压釜水热法通过调换试剂、控制生长条件获得形貌新颖的结构,并且比较了它们稳态光谱的优劣。其中,具有均匀沿c轴方向生长的蒲公英状纳米花相貌最为良好,通过研究其稳态变温光谱,标定了以施主受主对为主导的紫外发射峰及声子伴线,拟合得到杂质相应的可见绿光的两个活化能,分别是21meV和169meV,初步判定其发光机制是浅施主到深受主的跃迁。
(三)弱无序排列的微米量级的纺锤状氧化锌激射鲜有报道。在存在纳米结构的微米级纺锤状ZnO材料中,通过控制激发区域面积,我们观察到较有规律的超窄光谱(约0.4nm)激射。根据激射光谱的数据,分析计算了相应的激射产生的微腔长度、腔Q因子。对这种既有规则腔体同时具有弱无序排列的微纳尺寸的氧化锌材料,我们认为这种有规律的超窄光谱激射是单个ZnO界面形成的回廊耳语模式或准回廊耳语模式微腔所致。