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新型结构微纳量级氧化锌的光学性能 新型结构微纳量级氧化锌的光学性能 摘要 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m g o 1 z i l o 9 0 z n o m g o 1 砜9 0 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( 3 2 0 i l i l l ) 激发下， 观测到随着激发光强的增加，其发光峰发生蓝移( 约2 0 m e v ) ，直至发生 激射( 光谱宽度5 i l i n ) ，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( 6 4 0 n m ) 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1 0 衄) 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 3 6 e v ) 与局域激子( 3 4 3 e v ) 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2 1 m e v 和1 6 9 m e v ， 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z n o 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o 4 眦) 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z n o 界面形成的回廊耳语模式或准回廊耳语模式微腔所致。 关键字：单量子阱激射施主和受主微腔模式 m 新型结构微纳量级氧化锌的光学性能 t h eo p t i c a lp r o p e r t i e so fs o m en e wm i c r 0 一n a n oz n os t r u c t u r e s a b s t r a c t z i n co x i d eb e c 锄em o r ea 1 1 dm o r ei n t e r e s t i i l gf o ri t sg o o dc h a r a c t e r s 趾l d 印p l i c a t i o n i nt h e 矗m l r em a r k e to fb l u e v i o l e tp h o t o e l e c t r o nd e v i c e s 1 1 1t t l em e s i s ，p 枷c u l a r z n o 蛐n j c t u r e s 研t ht h e i rp r o p e r t i e so fu l t r a f a s td y n 锄i c sa n dl a s i n gw e r es t u d i e d m s p e c i f i cr e s e a r c hw o r k a n dr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： 1 t h ep r o p e 啊o fl a s i n g 、糯s t u d i e di nas i n g l eq u 咖w e l l ，i i lw l l i c ht h e “c l ( n e s s i sc h a l l g e dc o n t i n u o u s l y t h el a s i n gp e a l ( ( f w h m 5 n m ) w a sb l u es h i r e d ( a b o u t 2 0 m e v ) c o m p a r e dt ot h es p o n t a n e o u sp e a kp u m p e da t3 2 0 m ，a n d i tw a sb e c a u s eo f l o c a l i z e de x c i t o n ap e a k ( f w h m 10 n m ) c o m p o s e do fl x l ( 1 0 c a l i z e de x c i t o n ) a j l d l x 2w a so b s e r v e d 、v h e np 眦p e da t6 4 0 i 衄l x 2w 2 u sa l s ob u l es 1 1 i r e di ns o m ed e g r e e w h e np 眦p e dml o w e rp o w e r t h eb u l e s 1 1 i rc a nb eu i l d e r s t o o d 嬲t h er e s u ht l l a t q u a n _ c l 】mc o l l f i n e m e n ts t a r ke f f e c tw a ss c r e e n e db yt h ei n t e m a le l e c t r i cf i e l dc a u s e d b yt h ee x c i t a t i o n i n d u c e dc a r r i e r s s o m ee x p l a n a t i o n sw e r ep r o v i d e df o r t l l ec h a n g eo f d e c a y t i m e 2 s y n t h e s i z i n gn a n o z n om a t e r i a l sb yh y d l o t h e 姗a lm e t l l o di san o t i c e a b l ef i e l di n m a t e r i a ls c i e n c e t h e r ea r em a i l ya d v a l l t a g e si nt 1 1 i sm e t h o d ，s u c ha u se a l s y c o n t r o l ，l o w c o s ta i l ds oo n t h ep r o p e r t i e so ft l l e s es a m p l e sw e r es t u d i e db yl 眦i n e s c e n c es p e c t r a i n “sp a nw ep a ym o r ea t t e m i o nt ot h el 啪i n e s c e n c eo ft l l ed a n d e l i o n - l i k ec l u s t e r s a saf h n c t i o no ft e m p e r a ：t u r e ，、) l ，_ h i c hi sc o m p o s e do fm a n yn 锄o r o d s w 色c h a r a c t e r i z e d i t su l 鼢i o l e tp e a l 【t h a t 、v a u sd o m i n a n t e db yd a p ( d o n o r - a c c e p t o rp a i r ) t h e l 0 p h o n o nw a s a l s oo b s e r v e d t 1 1 r o u g hf i t t i l l gw eg o tt h ea c t i v a t i o ne n e r g i e so fg r e e n l u m i n e s c e n c e ，w l i c ha r e2 1m e va i l d16 9 m e v ，r e s p e c t i v e l y h e r ew ea s c r i b em e 舒e e n 1 u m i n e s c e n c et ot 1 1 e 住a n s i t i o nf 如ms h a l l o wd o n o rt od e 印a c c e p t o r 3 t h el a s i n gw a u sr a r e l yr e p o r t e di n 、e a kd i s o r d e r e dm e d i u m ，e s p e c i a l l yi nt h em i c r 0 z n om a t e r i a l s 1 1 l r o u 曲c o n 拓o l l i n gt h ep u m pa r e 巩w eo b s e e dt h es u p e rn a r r o w ( 0 4i u n ) l a s i n gs p e c t m 行o mt h es p i n d l e s a c c o r d i n gt ot h ec a l c u l a t i o nw ec o n t r i b u t e i tt ot h ee 舶r t so ft h er e g u l a rh e x a g o n a lm i n o rc a v i 够i i las i n g l es p i n d l ea j l di tw o r k s a sw g m ( w k s p e r i r l gg a l l e 巧m o d e s ) o rq u a s i _ w g m k e ，o r d s ：s i n g l eq u a 咖w e l l ；l a s i n g ；d o n o ra i l da c c e p t o r ；m i c r o c a v 时；m o d e 新型结构微纳量级氧化锌的光学性能 论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容 外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品 成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以 明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：吾丽袒 日期：厶略年多月争日 新型结构微纳量级氧化锌的光学性能 学位论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论 文的电子版和纸质版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复 制并允许论文进入学校图书馆、院系资料室被查阅，有权将学位 论文的内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其 他方法保存学位论文。 学位论文作者签名：卯苜弛导师签名：够们乙 日期：腓 么 月 争日日期：睥石 月 f7 日 知识产权保护声明 本人郑重声明：我所提交答辩的学位论文，是本人在导师 指导下完成的成果，该成果属于中山大学物理科学与工程技术学 院，受国家知识产权法保护。在学期间与毕业后以任何形式公开 发表论文或申请专利，均须由导师作为通讯联系人，未经导师的 书面许可，本人不得以任何方式，以任何其它单位做全部和局部 署名公布学位论文成果。本人完全意识到本声明的法律责任由本 人承担。 学位论文作者签名：诤纭谚 日期：枷6 口v 第一章绪论 第一章绪论 1 1 前言 纳米技术是2 0 世纪末期崛起的崭新科学技术。美国早在1 9 9 2 年就把纳米技 术列为2 0 世纪末和2 1 世纪初的1 0 大研究项目中的5 个大项目。日本、德国等 国家也予以高度重视，并投入大量的人力和资金。欧盟在1 9 9 5 年提出的一项研 究报告称，未来1 0 年纳米技术开发将成为仅次于芯片制造的世界第二大制造业， 到2 0 7 0 年，纳米技术市场的价值将达到4 0 0 亿英镑。 纳米技术是一个崭新的高科技学科群，它包含纳米电子学、纳米物理学、纳 米材料学、纳米机械学、纳米生物学、纳米测量学、纳米工艺学等，是一门基础 研究与应用探索相互融合的新兴科学技术。 纳米技术的本质在于以逐个原子的形式，在分子层次上运作的能力，产生具 有特定功能的宏观结构i 。 相对于金属材料而言，半导体中的电子动能较低，有较长的德布罗意波长， 因而对空间限制比较敏感。电子的德布罗意波长九与动能e 的关系为 九= 壳2 2 肌e ( 其中m 是半导体中电子的有效质量，壳是普朗克常量) 。当空 间某一方向的尺度限制与电子的德布罗意波长可比拟时，电子的运动就会受限， 而被量子化的限制在离散的本征态上，从而失去一个空间自由度或者说减少了一 维，因此，通常在体材料中适用的电子的粒子行为在此材料中不再适用，这种新 材料称为半导体低维结构，也称作半导体纳米材料。 半导体纳米材料具有一系列独特的性质： ( 1 ) 量子尺寸效应 当半导体材料从体相减小到某一临界尺寸( 如电子的德布罗意波长、电子的 非弹性散射平均自由程和体相的玻尔半径相等) 以后，其中的电子、空穴和激子 等载流子的运动将受到量子限制，同时导致其能量的增加，与此相应的电子结构 也将从体相的连续能带结构变成类似于分子的准分裂能级，使原来的能隙增加， 从而使光吸收谱向短波方向移动，呈现蓝移现象。并且量子限制越强，蓝移现象 越显著。 第一章绪论 ( 2 ) 介电受限效应 通常情况下，半导体量子点是镶嵌在其他电容率相对较小的基本材料中，半 导体量子点中的带电粒子发出的电场很容易穿过电容率比自己小的基体。因此屏 蔽效应减小，带电粒子之间的相互作用增强，引起激子的束缚能和激子的振子强 度增强1 2 1 。当半导体材料从体相减小到可以产生量子尺寸效应以后，量子点中的 电子、空穴和激子等载流子受到由于量子点材料和基体材料的介电性质不同引起 量子点电子结构的变化的影响，这种效应称为介电受阻效应。其中量子点的介电 性质与基体介电性质不同引起的效应也称为表面极化效应。 ( 3 ) 量子隧穿效应 当势垒层较薄时，电子由于波动性，会以隧道方式通过这个势垒而构成隧道 电流，这就是量子隧穿效应。 ( 4 ) 库仑阻塞效应 库伦阻塞与单电子隧穿是紧密相连的，它表现为体系的静电能量对电子隧穿 过程的影响。库伦阻塞效应最初是在金属微小隧道结中发现的。例如在纳米结构 中，由结电容所确定的静电能量在低温下与势能k 。丁为同一量级。当电子通过 隧道结时，会使隧道势垒两端的电位差发生变化，如果此时静电能量的变化比热 能k b 丁还大，则由一个电子隧穿引起的电位变化会对下一个电子的隧穿产生阻 碍作用，这就是库伦阻塞效应。 半导体中的超快驰豫过程通常可分为四个时间域：相干阶段( ll o l _ 0 # 爿产 2 93 0 姻a p ，、飞氐 燃 2 0 k 3 0 k 5 0 k 9 0 k 11 0 k 1 3 0 k 1 5 0 k 1 7 0 k 1 9 0 k 2 1 0 k 2 3 0 k 2 5 0 k 2 7 0 k 3 13 23 33 43 53 6 p h o t o ne n e r g y ( e v ) 图3 5 紫外变温光谱图，从上到下温度从2 0 k 变为2 7 0 k 为了研究其紫外发射的性质，我们测量了样品的变温光致发光谱，如图3 5 所示。用x e 灯作为激发光源( f l s p 9 2 0 ，分辨率0 0 5 n m ) ，激发波长为3 2 0 n m ，液 氦闭循环系统，温度变化为2 0 k 2 7 0 k 。对于近带边发光，2 0 k 温度下3 3 6 e v 的 发光峰归结为中性施主束缚激子( d o x ) 【1 5 ，1 6 1 ，可能由于激发光源较弱，没有 观测到自由激子峰f x ( 丘e ee x c i t o n ) 。3 3 1 5 e v ( 2 0 k 温度下) 的发光峰是施主受 主对发光，即d a p ( d o n o r - a c c e p t o rp a i r ) 1 1 7 18 1 。左侧是相差约7 1 m e v 的一个纵向 光学声子( l o ) 协助的一阶声子伴线，记为( d a p l 0 ) 。再往低能方向，由于 d a p 的影响变小，二三阶声子伴线已经几乎因为扰动而难以观测，所以不再标定 研究。我们此处最强峰不是束缚激子峰( d o x ) ，而是d a p ，这种现象似乎只有 在掺杂镁的氧化锌中才存在0 1 6 】。可以看到，主要的发光峰随温度升高都出现一 定程度的红移。这是因为温度影响的带隙重整，可用如下玻色一爱因斯坦方程解 释1 1 9 2 们，即： 第三章水热法合成氧化锌微纳结构及其稳态光谱特性 以n 姐( o 卜面葫 协1 ) e x d i 也。彤。 一l 其中，e ( o ) 是0 k 下的发光峰能，k 表示电子一声子耦合强度( e l e c t r o n - p h o n o n c o u p l i n gs t r e n 酉h ) ，e p 是平均声子能，k b 是玻尔兹曼常数，t 是绝对温度。也就 是说随着温度升高，各种峰位都会出现红移现象。 在3 2 0 m 紫外光激发下，经拟合其可见发光中心波长为5 5 5 m ( 2 2 3 e v ) ， 半高全宽1 1 0m n ，是一个单一的高斯峰，并且随温度升高保持峰位和半高宽不变， 但是发光强度逐渐降低，如图3 6 ( a ) 。一般说来，在缺氧条件下合成的氧化锌所 发的绿光是因为电子和离子氧空位俘获的空穴复合所致1 2 l i ，但是也有报道将其 归结为替代而非氧空位或间隙氧2 2 1 。总之，缺陷发光对于不同方法制备的样品 差异比较大。文献1 4 ，2 3 1 中样品具有类似形貌的样品具有相同的发光峰，并且该 种纳米棒的缺陷发光几乎不因激发波长的改变而移动。这与我们的观测相符合， 实验中我们曾用3 2 0 m 、3 4 0 衄、2 4 3 衄分别激发样品，发现此缺陷峰并不移动， _ c 3 o u c o _ o c 乱 0 4 5 0 5 0 05 5 0 6 0 0 v v a v e i e n g t h ，n m 图3 6 ( a ) 样品在可见波段随温度变化的稳态发光情况，( b ) 温度9 0 k 下不同激 发波长激发下的发光情况，为了清楚起见，2 4 3 姗激发下的光强扩大为1 0 倍 说明对于这样一个比较完善的高斯峰，在此温度范围和激发波长范围内发光机制 单一。但是，在同等条件下，2 4 3 n m 激发样品所探测到的光强很低，如图3 6 ( b ) ， 可能是由于激发功率太低所致。因为随温度升高没有出现红移现象，所以认为并 非是电子直接从导带跃迁到深能级所致，而可能是浅施主到深受主的跃迁1 1 4 i 。 并且极有可能是图3 7 中两箭头所标识的跃迁复合。由于尺寸远大于量子尺寸， 第三章水热法合成氧化锌微纳结构及其稳态光谱特性 图3 7 不同文献中氧化锌缺陷能级图。两个箭头表示本文缺陷发光( 2 2 3 e v ) 的可能的 复合途径。其中，、k 和眩分别是中性、单离子和双离子锌空位；z n ? 和z n i 都 是中性锌间隙，z n 是单离子锌间隙；w 和v 3 都是氧空位，v 苦是单离子氧空位；o i 和h i 分别代表氧间隙和氢间隙；v o z n i 代表氧空位和锌间隙的复合。此图摘自文献【2 4 】 所以不会看到量子限制效应，但是很大的表面体积比将会影响发光强度，而峰的 位置不会受影响，所以在x e 灯激发下应该具有与文献1 4 1 同样的效果。 t e m p e 陷t u r e ，k 图3 85 5 5 姗发光峰强随温度变化的单、双指数拟合图。其中，左图为单指 数拟合，右图为双指数拟合，黑方点是实验所得峰值强度，曲线是拟合所得 5 5 5 姗( 2 2 3 e v ) 发光强度对温度的依赖关系可以用下式来拟合： ，( 丁) = l ( 1 + 彳e x p ( - 辟后b 丁) ) ( 3 - 2 ) ，( 丁) = 厶( 1 + 4e x p ( 一目l 丁) + 4e x p ( 一屏2 丁) ) ( 3 3 ) 其中，4 4 ，4 是常数，辱，辱。，弓：是表示热淬灭过程的活化能，是玻尔兹曼 常数，l 是o k 温度下的发射强度。 第三章水热法合成氧化锌微纳结构及其稳态光谱特性 通过分别拟合实验数据( 如图3 8 所示) ，由( 3 2 ) 我们得到的活化能辱= 3l m e v ，爿= 2 7 。由( 3 3 ) 得到活化能= 2 1 m e v ，4 = 9 6 ；岛2 = 1 6 9 m e v ，4 = 2 3 8 1 7 。显然，( 3 3 ) 的拟合效果远远好于( 3 2 ) 。其中，丘 n = 2 1 m e v 对应热力学温 度是2 4 3 k ，屏2 = 1 6 9 m e v 对应热力学温度1 9 5 9 k ，这意味着存在两个不同的非辐 射复合过程或者存在不同温度范围的起作用的机制2 s ，2 们。其中，辱一般较低， 一种可能的解释是施主受主对复合时的施主离子化。文献1 1 7 ，2 5 2 7 1 多用紫外发光 峰强随温度变化来研究各个峰之间的复合变化情况，其活化能表示一种跃迁转变 为另一种跃迁。对此可见绿光也已有报道1 2 4 ，2 引，但是他们的缺陷发光峰显然是 拥有多个发光高斯峰叠加而成，和我们的现象有所不同，并且我们样品的缺陷峰 并未移动，所以，可能有更深层的机制有待研究0 2 们。 本章小结 我们制备了不同形貌的多种纳米级氧化锌材料，通过电镜，稳态光谱等手段 研究了它们的发光特性，特别是采用低温光谱研究了外貌均一结晶良好的蒲公英 状纳米花结构氧化锌材料。 第一：发现随制备条件不同，导致样品形貌差异，并且它们的发光也有很大 不同，其发光规律性对我们制作样品具有指导作用。 第二：对于蒲公英状纳米花结构的氧化锌材料，首先通过电镜、m 对其均 一的形貌、良好的结晶质量予以鉴定。其次，通过变温稳态光谱的研究，观察到 较为少见的施主受主对主导紫外发光的现象，观察和标定了束缚激子峰( d o ) ( ) 和一阶声子伴线峰( d a p l o ) ，并且有一定的红移现象，用玻色爱因斯坦理论 公式可以较好的验证解释。 第三：通过改变激发波长，变温光谱测量，理论模拟发光峰的活化能( 分别 是2 l m e v 和1 6 9 m e v ) ，从而确定了可见绿光为浅施主到深受主的跃迁。 第三章水热法合成氧化锌微纳结构及其稳态光谱特性 参考文献 【1 】 z h a l l g ，d e r e ny a n g ，x i a i l g y a i l gm 巩e ta 1 ，s t r a i g h ta n d1 1 1 i nz n on a i l a r o d s ： h e c t o 莎锄- s c a j es y n t h e s i sa tl o wt e m p e r a t u r ea 1 1 dc a t h o d o l 啪i n e s c e n c e ，p h y s c h e m b ，2 0 0 6 ，1 1 0 ，8 2 7 - 8 3 0 【2 高艳阳，贾素云，乙二胺对溶胶一凝胶法制纳米z n o 形貌的影响研究，化学 工程师，2 0 0 7 ，l ，1 4 1 6 【3 b l i ua 1 1 dh c z e n g ，h y d r o t h e m a ls y n t h e s i so fz n on a n o r o d si nt h e d i 锄e t e rr e g i m eo f5 0 眦，j a m c h e m s o c ，2 0 0 3 ，1 2 5 ，4 4 3 0 4 】z r q i u ，k s w b n g ，m w u ，w l i n ，锄dh x i u ，m i c r o c a v i t yl a s i n gb e h a v i o r o fo r i e n t e dh e x a g o n a lz n on a n o w h i s k e r sg r o w nb yh y d r o t l l e r n l a lo x i d a t i o n ， a p p l p h y s l e t t ，2 0 0 4 ，8 4 ，2 7 3 9 【5 】n ght ，l ija n ds m i mmk ，e ta 1 ，g r o w mo fe p i t a x i a ln a n o w i r e sa tt h e j u i l c t i o n so f n a j l o 、a 1 1 s ，s c i e n c e ，2 0 0 3 ，3 0 0 ，1 2 4 9 - 1 2 4 9 6 】z h a n gbp ，蚴s u l ( ik a 1 1 db i n hnt ，e ta 1 ，l o w - t e m p e r a n l r eg r o w t l lo f z n o n a i l o s t i u c t u i en e t 、v o r k s ，j a p p l p h y s ，2 0 0 4 ，9 6 ，3 4 0 7 】w m k 、v o k ，a b d j u r i 誊i 6 ，y h l e u l l g ，w k c h a i l ，d l p m l l i p s ，h y c h e n ，c l w us g 、v o ，m h ) ( i e ，s t u d yo fe x c i t o i l i ce i i l i s s i o ni nh i g l l l y f a c e t e dz n or o d s ，c h e m i c a lp 1 1 y s i c sl e t t e r s ，2 0 0 5 ，4 1 2 ，1 4 l - 1 4 4 【8 e d el ar o s a ，s s e p m v e d a g u 2 m a i l ，b r e e j a - j a y a l l ，a t o r r e s ，p s a l a s ，n e l i z o n d o ，a n dm j o s ey a c 锄a n ，c o n t r o l l i n gn l e w t ha n dl u m i n e s c e n c e p r o p e r t i e so fw e l l f a c e t e dz n on a n o r o d s ，j p h y s c h e m c ，2 0 0 7 ，1 l1 ，8 4 8 9 9 】y l s 1 1 i ，j w a n g ，h l l i ，p h o t o i 啪i n e s c e n c eb e h a v i o ro fp u 印o s e - b u i l tz n 0 a r r a y so nd i f f b r e n tg m w t hs u b s t r a t e s ，a p p l p h y s a ，2 0 0 4 ，7 9 ，17 9 7 一l7 9 9 【10 】x i n g mz h o u ，d a l l g ”z h a n g ，y a l lz h u ，y e q i a i ls h e i l ，x u e f e n gg u o ，w e i p i n g d i n g ，a i l dy ic h e n ，m e c h a i l i s t i ci n v e s t i g a t i o i l so fp e g d i r e c t e da s s 锄b l yo f o n e d i m e n s i o n a lz n o n a n o s t r u c t u r e s ，j p h y s c h e m b ，2 0 0 6 ，11 0 ，2 5 7 3 4 【1 1 】g h d u a ，f x u ，z y y u a n ，g v a nt e n d e l o o ，f l o 、e r l i k ez n 0n a n o c o n e sa i l d n a n o w i r e s ：p r e p a r a t i o n ，s t n j c t u i e ，a n dl u m i n e s c e n c e ，a p p l p h y s l e t t ，2 0 0 6 ，8 8 ， 2 4 3 】0 1 3 2 第三章水热法合成氧化锌微纳结构及其稳态光谱特性 【l2 】j i i l - h oc h o y ，e u e - s 0 0 nj a l l g ，j u i l g h e ew o n ，j a e h u nc h _ u n ga n dd u - j e o nj a n g ， y o u n g - w 0 0 n 飚m ，h y 出o t h e 彻羽r o u t et oz n o n a i l o c o r a lr e e f sa i l dn 锄。舶e r s ， a p p l p 1 1 y s l e t t ，2 0 0 4 ，8 4 ，2 13 】l i o n e l 、匆s s i e r e s ，g r o w t ho f 岫e dn 锄o r o d sa n dn a i l o 丽r e so fz n o6 o m a q u e o u ss o l u t i o i l s ，a “ma ：眦，2 0 0 3 ，1 5 ，5 ，4 6 4 4 6 6 【1 4 】a b d j u r i 吾i 6 ，y h l e u i l g ，k h t 锄，l d i i l g ，w k g e ，h y c h e na n d s g 、o ，g r e e 玛y e l l o w ，锄do r a n g ed e f e c te m i s s i o n 丘d mz n on a n o 蛐m c t u r e s ： i i l f l u e n c eo fe x c 胁i o nw a v e l e n g t l l ，a p p l p h y s l e t t ，2 0 0 6 ，8 8 ，l0 310 7 【15 】p a i c h u nc h a l l g ，c h u i l 哥j e nc 1 1 i e n ，d a t l i c ls t i c h t e n o m ，c a r s t e nr d n n 遍ga n dj i a 研a c el u f i 血es i z ee 虢c ti l lz n on a n o w n s ，a p p l p h y s l e t t ，2 0 0 7 ，9 0 ， 1 1 3 1 0 1 【1 6 】w q p e n g ，s c q l l ，g w c o n ga n dz g w a l l g ，s y 玎血e s i s 锄dt e m p e r a t u r e d 印e n d e mn e 小b a l l d e d g ee m i s s i o no fc h 血- l 龇m g - d o p e dz n on a n o p a n i c l e s ， a p p l p h y s l e t t ，2 0 0 6 ，8 8 ，1 0 1 9 0 2 【17 】y a l l gz l m g ，d a i - j a l l gc h e n 锄dc h i l l g - t i r 培l e e ，f r e ee x c i t o ne i i l i s s i o na i l d d 印h 嬲i n gi ni n d i v i ( 1 u a lz i l on 觚。谢r e s ，a p p l p h y s l e t t ，2 0 0 7 ，9 1 ，1 6 1 9 1 1 【18 】m 砧- s u l e i m 阻，a c h em o f o r ，a e l s h a e r ，a b a l 【i i l ，h 一h w e h m a l l i l ，a i l d a w a a g ，p h o t o l u m i n e s c e n c ep r o p e n i e s ：c a t a l y s t f r e ez n o 彻n o r o d sa n dl a y e r s v e r s u s b u l kz n o ，a p p l p h y s l e 钍，2 0 0 6 ，8 9 ，2 3 1 9 1 1 19 】x i a n g - b a ic h e 玛j e s s eh u s o ，j o h nl m o 玎i s o n ，锄dl e a l lb e r g m a 玛1 h e p r o p e n i e so fz n op h o t o l u l i l ：i n e s c e n c ea ta i l dd b o v er o o mt e l n p e r 叭鹏，j a p p l p h y s ，2 0 0 7 ，1 0 2 ，1 1 6 1 0 5 2 0 】h p h e ，y z z h a n g ，z z y e ，h h h 啦m g ，x q ( h ，l p z h ua n db h z h a o ，p h o t o l u m 硫s c e n c ep r o p e t t i e so fz n 0 z i l 0 9 m g o i om u l t i q l 啪_ t i 蛐w e l l s 淅md i 行e r e l l tw e l l 诵d t l l s ，j p h y s d ：a p p l p h y s 2 0 0 7 ，4 0 ，5 0 3 9 - 5 0 4 3 【2 1 】x l w u ，g g s i u c l f ua i l dh c o n g ，p h d t o l 啪i r l e s c e n c ea n d c a t h o d o l 啪i i l e s c e n c es t u d i e so fs t o i c l l i o m e t r i c 锄do x y g e n d e f i c i e n tz n of i h n s ， a p p l p 1 1 y s l e t t ，2 0 0 1 ，7 8 ，1 6 2 2 】b i x i al i n ，z h u x if ua i l dy u n b oj 玩g r e e nl u m i n e s c e n tc e n t e rmu 1 1 d o p e dz i i l c o x i d ef i l i i l sd e p o s i t e do ns i l i c o ns u b s t r a t e s ，a p p l p h y s l e t t ，2 0 01 ，7 9 ，7 3 3 第三章水热法合成氧化锌微纳结构及其稳态光谱特性 2 3 】d “，y h l e 吼g ，a b d j 谢誊i 6 ，z t l i u ，m h x i e ，s l s l l i ，s j x u ，w k c h a i l ，d i 脏r e n to r i g i n so fv i s i b l el u l l l i n e s c e n c ei nz n 0 n a n o s t m c t u r e sf i 兆r i c a t e d b yt l l ec h e m i c a ja n de v 印o r a t i o nm e t h o d s ，a p p l p h y s l e n ，2 0 0 4 ，8 5 ，9 【2 4 】k h t 锄，c k c h e u n g ，y h l e u n g ，a b d j u r i i 6 ，c c l i n g ，c d b e l i i l g ， s f u l l g ，w m k w o k ，w k c h a i l ，d l p h n l i p s ，l d i n g ，a 1 1 dw k g e ， d e f e c t si nz n on a i l o r o d sp r e p a r e db yah y d r o t h e m a lm e t h o d ，j p h y s c h e m b ，2 0 0 6 ，1 1 0 ，2 0 8 6 5 - 2 0 8 7 1 【2 5 m l e r o u x ，n g r a l l d j e a i l ，b b e a 加】o m ，g n 戤疋f s e m o n d ，j m a s s i e s ，a i l dp g i b a i t ，t e m p e r a t u r eq u e n c h i n go fp h o t 0 1 啪i n e s c e n c ei n t e n s i t i e si i lu 1 1 d o p e da i l d d o p e dg a n ，j a p p l p h y s ，l9 9 9 ，8 6 ，7 【2 6 】j 嘶k m s t o k ，h e i k k ic o l l a na n dk 撕h j e l t ，d o e st h el o w - t e m p e r a t u r ea 盯h e n i u s p l o to ft 1 1 ep h o t o l 啪i n e s c e n c ei n t e n s i 够i nc d t ep o h nt o w a r d sa ne r r o n e o u s a c t i v a t i o ne n e r g y ，j a p p l p h y s ，1 9 9 7 ，8 1 ，3 2 7 c x s h a i l ，z l i u ，a 1 1 ds k h a r k ，t e m p e 删= u r ed 印e n d e n tp h o t o l u m i n e s c e n c e m i d yo np h o s p h o m sd o p e dz n on a n o 谢r e s ，a p p l p h y s l e t t ，2 0 0 8 ，9 2 ，0 7 310 3 2 8 】l o r ie g r e e n e ，m a t tl a w ，j o s h u ag 0 1 d b e 培e r ，f r a i l k l i nk i m ，j u s t i nc j o l l i l s o n ， y a n f e n gz h a l l g ，鼬c h a r dj s a y k a l l y ，a n dp e i d o n gy a l l g ，l o w - t e m p e r a t l 】r e w a f e r - s c a l ep r o d u c t i o no fz n on a l l o 谢r ea r r a y s ，a n g e w c h e m i n t e d ，2 0 0 3 ， 4 2 3 0 31 - 3 0 3 4 2 9 】b i n g q i a n gc a 0 ，w e i p i n gc 2 l i ，a 1 1 dh a i b oz e n g ，t e m p e r a n l r e - d e p e n d e ms h i r so f 鹏ee m i s s i o nb a n d sf o rz n on a n o n e e d l ea n i a y s ，a p p l p h y s l e t t ，2 0 0 6 ，8 8 ， 1 6 1 1 0 1 3 4 第四章纺锤状氧化锌的结构与激射现象 第四章纺锤状氧化锌的结构与激射现象 4 1 引言 微腔激光器l l l 是一种由尺寸在微米或者微米量级的光学谐振腔和增益介质 组成的微型激光器，其中光学谐振腔是它的核心部分。通常而言，它们将光限制 在一定区域内的方法是利用界面处折射率不匹配引起的各种光学现象，例如散 射、反射和全反射。由于微腔激光器减小了光学腔的物理体积，相应地降低了腔 内模式数目，进而影响内部原子的自发辐射特性和出射激光的特性1 2 l 。从微腔限 制光的工作原理不同可以分为平面微腔、面