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氧化锌材料的单双光子激射特性研究摘要 氧化锌材料的单双光子激射特性研究 专业：光学 作者：曹俊枫 导师：丘志仁副教授 摘要 本文采用3 2 0 纳米和6 4 0 纳米的飞秒激光激发，研究了氧化锌纳米针、微米 棒材料的单双光子光学过程，着重分析了氧化锌材料中单双光子吸收激发半导体 载流子，由此产生的荧光以及激光发射现象；并通过时间分辨光谱学的方法测试 单双光子激发下的荧光和激射的瞬态行为，分析了纳米针，微米棒因为维度尺寸 结构而导致单双光子荧光以及激射产生机理的差异，对氧化锌微纳尺度发光器件 的制备有一定的指导意义。本文的主要内容和结果如下： 1 在3 2 0 纳米和6 4 0 纳米的飞秒激光激发纳米针、微米棒两种结构样品，获得 了其积分发射强度与泵浦强度之间的关系，发射峰随着激发光的增强产生一 定的红移，我们将此现象归结为三个不同的物理过程：自由激子的自发发射， 激子一激子散射引起的受激发射和电子空穴等离子体的受激发射。激发光强 变化的时间分辨光谱数据让我们证实了存在三个过程和激射产生，激射红移 主要归结于电子空穴等离子体引起的带隙重整化。通过对比发现，由于纳米 针反射面的质量，缺陷密度，维度尺寸等原因，导致了纳米针与微米棒在受 激激射阶段发光效率的不同。 2 通过激射中的窄光谱宽度分析认为，氧化锌纳米针、微米棒的双光子受激激 射行为不仅与激子一激子散射，电子空穴等离子体效应有关；由于我们的样 品是多根微纳材料的集体聚集，因此还与氧化锌纳米针界面多重散射构成的 氧化锌材料的单舣光子激射特性研究摘要 随机闭合回路腔与微米棒本身几何形貌形成的f a b 巧一p e r o t 腔腔体效应有 关。 3 在3 2 0 纳米的飞秒激光激发下，时问分辨光谱显示，纳米针，微米棒的自发 辐射寿命分别为3 6 p s 、4 7 p s ，在激子激子散射和电子空穴等离子体引起的 受激辐射的复合寿命分别为4 5 p s 和2 p s 。由于在不同激发功率下在上能级 建立粒子数反转的机理不同，激子一激子受激辐射建立所需要的时问比电子 空穴等离子体受激激射建立的时间要长。由于维度尺寸的差异，首次观察到 纳米针中激子一激子受激辐射的建立时间比自由激子自发辐射的建立时间要 快，在微米棒中则是激子一激子受激辐射的建立时间比自由激子自发辐射的 建立时间要慢。在6 4 0 纳米的飞秒激光激发下，也观察到了相类似于在3 2 0 纳米的飞秒激光激发下的瞬态行为。 关键词：双光子，氧化锌，纳米针，微米棒，荧光，激射，条纹相机 氧化锌材料的单双光子激射特性研究摘要 s t u d i e so ns t i m u l a t e de m i s s i o np r o p e r 够o fz n o p u m p e db ys i n g l e 一t w o p h o t o n m a j o r ： o p t i c s a u t h o r ： j u n f e n gc a o s u p e n ，i s o r ： a s s o c i a t ep r o fz h i r e nq i u a b s t r a c t h lt h i sm e s i s ，w es t i l d i e dt h eo p t i c a lp r o p e r t yo fn a n o n e e d l e ，m i c r o r o dz n o w 油 p u n l p i n go f3 2 0 衄 a 1 1 d6 4 0 i l l l l 向n t o s e c o n d p u l s e t h et 、) l ，o - p h o t o n a b s o 印t i o n i r l d u c e d p h o t o l u m i n e s c 饥c e( p l ) ， s t i m u l a t e d锄i s s i o ni nz n o n a n o n e e d l e ，m i c r o r o dw e r ei n v e s t i g a t e d ，a 1 1 dt i m e - r e s o l v e dp h o t o l u m i n e s c e n c e w e r ep e r f o n n e dt or e s e a r c ht h em e c h a n i s m so ft h e s ee m i s s i o nb e h a v i o r s t h e m a i nr e s e 鲫c hr e s u l t sa r e 西v e nb e l o w ： 1 w i m p u i n p i n go f3 2 0 衄a i l d6 4 0 n mf - 锄t o s e c o n d1 a s e r so nz n on a n o n e e d l e ， m i c r o r o d ，w eg a i n e dt h er e l a t i o no fi n t e g r a t e do u t p u ti n t 饥s 埘o np u m pl 舔e rn u e i l c e ， 锄dt h ep lp e a ks l i g h t l yr c ds h i nw h i l el a s e rn u c ei i l c r e 勰e w ep u tt h e s e p h 朗锄o 煅i n t o1 1 1 r p h y s i p r o c 器s ：s p o n t a n e o u s 锄i s s i o nd u et o t h e c o m b i n a t i o no f 疗e e e x c i t o n ，e x c i t o n - e x c i t o n s c a t t 甜n g m e ( m a n i s ma i l d r e c o i n b i n a t i o no ft h ee l e c t r o nh o l e p l a s m a( e h p ) t i m e r e s 0 1 v e d p h o t o l u m i n e s c e n c ei d e n t i f i e dt h e s et h r e ep r o c e s s 锄ds t i m u l a t e de m i s s i o n ；p l p e a kr e ds l l i rd u et ot h eb a i l dg 印豫1 0 m a l i z a t i o n w i t hc o m p 撕s o n ，t h ep l e 佑c i e l l c yi sd i f 断e n tb e t 、) l ，e e i lm i c r o r o da 1 1 dn a i l o n e e d l eb e c a u s eo ft h el o s t i i l d u c c d b y r e n e c t i o nq u a l i 饥s f a c ed e f e c t d e l l s i t y 锄d d i m e i l s i o n c o n f i n e m 饥t 2 f i d mm en 姗ws p e c t r u mi ns t i 如l u l a t e de m i s s i o 玛w ef o u r l dt h a ts t i m u l a t e d e m j s s i o nbe _ h a “o rj nn a n o n e e d l ea n dm i c r o i ( ) dw e r ea t t b u t e dt ot h e i i l 氧化锌材料的单双光子激射特性研究摘要 e x c i t o n e x c i t o ns c a t t 丽n g ，e h pm e c h a l l i s m p o s s i b l er a n d o ml a s e ra c t i o ni n n a n o n e e d l ea i l dr e s o n a n tf a b 巧- p e r o tc a v i t yi nm i c r o r o dw e r ea l s od i s c u s s e d 3 i nz n on a l l o m i c r o s t m c t l l r e ，w eo b s e e dt h et r a n s i e n td y l l 锄i cb e h a v i o r u n d e rd i f f e r e n tp u m pl a s e rn u e l l c e ，a n d “i n d i c a t e dt h a t e er e c o m b i n a t i o ns h o w s l o n g e rd e l a yt i m e st h a ne h pr e c o m b i n a t i o n a l s oi tw a sf i r s to b s e e dt h a tt h e 1 0 n g e rd e l a yt i m e f o r仔e ee x c i t o n锄i s s i o nt h a i lf o re - ec i 丽s s i o ni n n a n o n e e d l ew e r ea t t r i b u t e dt om es i z ee f f e c t 。b u ti nm i c r o n o d ，e ee m i s s i o n s h o w sl o n g e rd e l a yt i m e w i t hp u m p i n go f6 4 0 n mf e m t o s e c o n d1 弱e r s ，w e o b s e r v e dm es i m i l a rt m s i e n td y n a m i cb e h a v i o ru n d e rm ep u r n p i n go f3 2 0 衄 f 锄t o s e c o n dl a s e r s t h ec o n c l u s i o no ft h i sw o r k 西v e sap o s i t i v ea n s w e rt ot h eq u e s t i o n sw h e t h e r t w o p h o t o np r o c e s sc o u l db e 嬲e f f e c t i v ea ss i n 酉e p h o t o np r o c e s si nz n o m a t e d a l k e y w o r d s ：t w o - p h o t o na b s o 印t i o n ，z n o ，n a l l o n e e d l e ，m i c r o r o d ，p h o t o l u m i n e s c e n c e ， l a s i t 玛，s t r e a kc a n l e r a i v 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己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：瞰烈 日期：为固年6 月r d 日 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。 学位论文作者签名凿螂新签名：哆绛 日期：如君年 月f q 日日期：硝年6 月 ，f 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：惶 l 蛉 日期：冽f 。 第一帝绪论 第一章绪论 1 1引言 氧化锌材料在最近的科研活动中得到广泛关注，国际上许多科研机构都很 重视这方面的研究，很多国家和地区都设立了专门的基金来着重研究氧化锌材 料。过去的十多年，科研工作者发表了数以万计的相关学术沦文，氧化锌的研 究对于半导体科学，纳米科技，光电技术和产业等领域已经产生了深远的影响。 不过实际氧化锌并不是一个最近才发现的材料，对于它的书面研究报告可以追 溯到1 9 3 5 年或者更早，但是直到上世纪九十一年代初，研究工作还比较少， 而且集中比较基础简单的应用方向。不过九十年代以来，特别是氧化锌材料的 在短波长光电器件方面的潜在应用前景得到发现之后，对氧化锌的研究兴趣一 下子就高涨起来，并成为纳米领域，材料领域以及半导体领域一个炙手可热的 研究课题。 在过去的十多年来，短波长的发光二极管和激光二极管的得以实现，相关 领域的研究和开发迅速建立起不断增长的价值数亿美金的市场，吸引了全世界 的目光。宽带半导体如i i v i 族半导体( z n s e ，z n 0 ，z n s 等) ，i i i v 族半 导体( g a n ，圳等) 以及它们的复合半导体( z n c d o ，i n g a n 等) ，是实现紫 外到绿波段激光二极管的良好材料【1 1 。 最初，氧化锌材料在短波段激光二极管的应用价值并没有得到重视，一方 面，从氧化锌晶体材料中测得的光学增益相当小；另一方面，高质量氧化锌薄 膜材料的制备技术还很不成熟。在七十年代到八十年代的最初的研究过程中， 氧化锌的受激辐射只能在比较苛刻的条件下才能得出，需要很低的温度或者极 高的激发功率，在室温下氧化锌晶体材料产生受激辐射的激发阀值非常高和材 料本身的光致损伤阈值相卦2 5 】。氧化锌材料在短波长激光器方面真正具有应 用前景的结果是在九十年代后期出现的。在1 9 9 7 到1 9 9 8 年间，日本和中国香 港的研究小组先后报道了氧化锌薄膜中的光致激射现象【6 。1 1 1 ，采用分子束外延 法制得的比较好的氧化锌薄膜，通过光学泵浦的方法实现了室温下甚至高温下 的紫外激射。1 9 9 9 年美国西北大学科学家曹慧( h c a o ) 等研究发现在氧化锌 第一章绪论 无序的多晶薄膜材料下紫外随机激射可以通过光学泵浦实现【1 2 4 4 1 。2 0 0 1 年， 美国加州大学b e r k e r l e v 分校杨培东教授领导的小组成功的通过气相化学沉积 法在硅和蓝宝石基底上制得氧化锌一维纳米材料纳米线样品，在这些样品基础 下，室温下紫外纳米激光第一次得以实现，激发阈值大约4 0 挑硎2 ，这一工 作也是最近几年宽带半导体材料中最令人瞩目的发现之一【1 5 16 1 。从那以后， 氧化锌纳米材料成了研究热点，许多人力财力资源特别是纳米学界的注意力都 被吸引过来，许多国际国内纳米学界的前沿小组都在这方面花了大力气，如美 国加州大学分校杨培东小组，乔治亚理工王中林小组等，国内如北京大学，纳 米技术中心，长春光机所，中科大等。随之而来的是不断的惊喜【1 7 。2 3 1 ，各种各 样的氧化锌纳米结构材料都被发现可以用来制备短波段的发光二极管和激光 二极管，这在集成光电器件上有着非常广阔的应用前景【2 4 。7 1 。由于特异的物理 化学性质，氧化锌纳米材料已经被成功地设计为纳米尺度下的场效应二极管， 紫外光探测性，电致发光器件，压电器件，纳米探针，化学气体以及生物传感 器，太阳能电池等等。而通过锰和钴等掺杂的氧化锌材料也被认为是一种非常 好的稀磁半导体，而且已经被用来设计室温甚或高温条件下的铁磁半导体【2 2 1 。 1 2 氧化锌材料的基本性质 1 2 1 氧化锌的基本特征 纤锌矿结构的氧化锌材料具有六角形结构，结构参数a = o 3 3 纳米，c = o 5 2 纳米，具有e 。的空间对称结构【3 8 】。氧化锌材料是一种i i v i 族的宽带半导体， 室温下的带宽为3 3 7 e v ，在近紫外区域，其激子束缚能为6 0 i i l e v ，是i i v i 和i i i v i 宽带半导体中最大的。晶体场作用和自旋轨道作用可分别引起价态 能级分裂4 2 e v 和5 e v 。类似i n g a n 和a l g a n 材料系统一样，氧化锌体系半导 体的带宽也可以通过掺杂m g 和c d 来调制。 2 第一章绪论 o p 图1 一l 纤锌矿结构氧化锌内的锌原子和氧原子排列方式【3 8 】 1 2 2 氧化锌的制备方法 纳米氧化锌的制备方法有多种，根据制备过程中有无化学反应发生可分为 物理法和化学法。 化学法包括固相法、液相法( 包括溶胶凝胶法、沉淀法、水热法、微乳胶 法等) 和气相法( 化学气相反应法和激光化学气相沉积法等) 。 总而言之，现在制备出的z n o 结构形态各异，有很大的不同。随着尺寸 的减小和自由度的减小，表而效应和量子限制效应让纳米氧化锌结构具有一些 新性质。过去几年科学家的努力已经成功的制备出多种氧化锌的微米纳米材料， 从形貌上看，纳米线棒【1 5 ，1 6 ，3 7 1 ，纳米管，纳米制17 1 ，纳米环【19 1 ，纳米梳【3 9 1 ， 纳米钉【柏1 ，纳米桥【4 0 1 等都已经成功通过多种方法制得。短短几年的发展使得氧 化锌成为研究纳米结构生长的物理化学性质机理中最具代表性的材料。氧化锌 纳米线的室温激光二极管以及随后实现的单根纳米线激光器成为近几年很杰 出的工作之一。 o o 第一章绪论 图1 2 不同形貌的氧化锌 1 3 氧化锌材料的主要应用【2 4 3 7 ，4 1 】 z n o 作为一种光电和压电相结合的材料，具有广泛的用途。其禁带宽度对 应于紫外光的波长，有望开发蓝光，蓝绿光，紫外光等多种发光器件。z n o 薄 膜是透明的导电薄膜，在可见光波长范围内的透射率可达9 0 以上，是太阳能 电池的透明电极和窗口材料。z n o 薄膜具有良好的压电性能，可用作压电换能 器和表面声波器件( s a w ) 。利用气体分子在薄膜表面的吸附解析性质，z n o 还可用来制造气敏传感器。z n o 薄膜作为蓝宝石衬底上生g a n 薄膜的缓冲层， 具有晶格失配小，热膨胀系数差异小的特点等等。由于z n o 材料广泛的应用 4 圈 第一章绪论 前景，因而受到人们的重视。下面简要介绍z n o 的用途。 1 可与g a n 互作缓冲层g a n 是一种宽带半导体材料，在光电子器件 及高温，高功率器件中有广泛的应用前景，近年来，世界各国都展开了g a n 及相关的i i i v 族材料的研究，在这些材料生长中，一个关键的问题是缓冲层 的生长。这个缓冲层可以为g a n 外延生长提供一个平整的成核表面。但是由 于晶格失配，要生长高质量的g a n 材料及其合金如砌h 啦，彳一，呶还有 相当大的难度。目前，一般利用蓝宝石作为衬底，但生长的g a n 的缺陷密度 还是太高。研究显示，商用的g a n 发光管位错密度竟高达l o 硎3 而使用 z n o 作缓冲层基本上不会出现上述问题。z n o 晶格与g a n 的晶格失配度为 1 7 ，利用z n o 作为衬底或缓冲层生长的g a n 外延层中x 射线双晶衍射显 示失配度比在s i c 或么厶q 衬底所生长的外延层小的多。这种失配度用极化反 射法甚至无法测出，另外z n o 的导电率较大，因此利用z n o 作g a n 的衬底比 其它材料好得多。同样也可以利用g a n 作为z n o 的缓冲层和衬底。 2 用于光电器件的单片集成z n 0 在4 0 旺2 0 0 0 啪甚至更长的波长范 围内都是透明的，加之所具有的光电压电等效应，使之成为集成光电器件中一 种极具潜力的材料。采用s i 晶片等作衬底，在其上生长z n o 薄膜材料，可提 供一种将电学、光学、以及声学器件进行单片集成的途径，而这些正是册n 声光器件所缺少的。这种集成方法还有其他许多常规材料所无法比拟的优越 性：如可以利用成熟的s i 平面工艺，将光源探测器、调制器、光波导及相关 电路等进行单片集成，适于大规模低成本生产具有小型化，高稳定性的光电集 成电路。另外，研究人员发现在掺入“的z n o 中z n 原子被“原子取代，因 而在适当的温度和组成下，材料具有强介电特性，这个发现使z n o 薄膜在集 成铁电器件中也具有潜在的应用前景。 3 制作表面声波器件作为一种压电材料，它以所具有较强的机电耦合 系数，使其在超声换能器b r a g g 偏转器、频谱分析器、高频滤波器、高速光开 关及微机械上有相当广泛的应用。这些器件在大容量、高速率光纤通信的波分 复用、光纤相位调制、反雷达动态测频、电子侦听、卫星移动通信、并行光信 息处理等民用和军事领域的应用非常广泛。随着通信技术的发展及通信流量的 5 第一章绪论 增加，在低频通信量已趋饱和，使得通信频率向高频发展，同时移动通信也要 求具有更高的频率。在高于1 5 g h z 的频率范围内，具有低损耗的高频滤波器 成为移动通信系统的最关键部件之一。而z n o 是制作这种高频表面声波器件 的首选材料。目前，日本村田公司已在蓝宝石衬底上外延z n o 薄膜制作出低 损耗的1 5 g h z 的射频s a w 滤波器，目前正在研究开发2g h z 的产品。 4 制作紫外光探测器紫外光探测器还可应用于科研、军事、太空、 环保和许多工业领域，其潜在应用主要包括火焰传感、臭氧监测、污染监测、 血液分析、水银灯消毒监控激光探测器和其他要求具有太阳盲区特性方面的应 用。它可作为太空飞船轨道中太阳紫外光的探测器；工业上，紫外探测器可用 作工业废气及汽车尾气的监视机械制造及其热背景中火焰探测器等。 不少半导体材料可用于制作紫外光探测器，但由于紫外光探测器大都工作 在极其恶劣的环境下，如火焰燃烧监视器、卫星羽烟探测器、在工业上象航空 汽车、石油等要求能耐高温和恶劣环境的光探测器。目前研究的焦点主要集中 于g a n 紫外光探测器方面，并被认为是和蓝光发光二极管、蓝紫光激光器同 样重要的g a n 器件。美国在1 9 9 7 年把生产寿命在1 0 0 0 h 的紫外光探测器和寿 命为1 0 0 0 h 的蓝光发光二极管、蓝紫光激光器并列为g a n 材料的目标。a p a 光学公司已经向市场推出了商品化的g a n 基u v 探测器系列，正在开发探测 器f i 玎混合器件，以用于工作温度高达2 0 0 3 0 0 摄氏度的火焰传感器。与g a n 相比，z n o 不但具有相近的结构特性和电学特性( 六方纤锌矿结构室温下的 能隙宽度为3 3 e v ) ，而且还具有更高的熔点和稳定性及成本低，外延生长温 度低，易成膜等特点。坛劢h d 合金薄膜的能隙宽度可以在3 3 e v 和7 7 c v 之间调节。所以利用m g z n o 合金薄膜的宽禁带和高光电导特性可以制作紫外 探测器。 当前z n o 基材料的紫外区发光是人们研究的热点，但同时对其紫外探测 器上的应用也作了定的研究。w g 等人首次在坛埘砜舶d 合金薄膜 上，采用叉指电极制各了光导型的m s m 紫外探测器( 如下图所示) 在5v 偏 压下，对3 0 8 m n 的紫外光的响应为1 2 0 0 w 其上升和下降时间分别为8 n s 和 1 5s 【4 2 1 。 6 第一章绪论 璃 图1 3 匆o 3 4 砜6 6 dm s m 结构紫外探测器显微照片( c r a u 电极有2 5 0 m 长， 1 5 聊宽) 和i v 特性曲线( 探测3 0 8 n m ，o 1 矿的光辐照) 图1 4 生长在兰宝石衬底的氧化锌纳米线阵列，可以用来制备紫外光激光器 5 z n o 纳米激光器z n o 紫外激射的发现和自形成谐振腔的获得，使 利用制作紫外激光器的前景变得更加光明。尤其是后者，将带动激光器的革命。 但是，电泵浦紫外激光器能否实现则依赖于结的实现与否。在制作出结基础上， 进一步改进材料生长和制作工艺，就一定能制作出紫外光激光器。纳米阵列是 一种非常适合于激光发射的结构，因为其可以形成单独的f a b r y p e r o t 谐振腔， 同时具有横向限域效应。在室温下，半导体纳米线阵列可以发出紫外激光 1 6 。 自组装的氧化锌纳米线在蓝宝石衬底上生长，取向为 ，它是通过一个简 单的气相传输和沉积过程合成。这些宽禁带半导体纳米线形成了天然的激光 7 第一章绪论 腔，纳米线的直径在2 0 一1 5 0 纳米之间，长度达l o 微米。在光激发下，可以 观察到表面发射激光的现象，波长为3 8 5 纳米，且发射线宽小于o 3 纳米。由 于纳米线是一维的，且具有相当的化学灵活性，使它们成为理想的小型激光光 源。这些短波纳米激光器的应用范围非常广，包括光学计算，信息存储和微量 分析。 1 4 本文研究内容与目的意义 半导体光学性质是半导体物理性质最重要的方面之一。光学方法，如吸收光 谱，发射光谱，激光光谱，非线性光学等已经成为研究半导体物理性质最基本、 最重要的手段。同时正是这些研究及其成果开拓了如激光，发光，光电转换等器 件的应用。氧化锌微纳结构材料在制备氧化锌紫外发光和纳微激光器方面具有美 好前景。到目前为止在氧化锌中的研究大部分都集中在单光子激发的过程，而 对于多光子激发的氧化锌荧光，无论是自发辐射还是受激辐射都很少，只有为数 不多的z n o 纳米线、纳米单晶和微米管等的双光子荧光行为报道，双光子荧光 动力学行为也很少。双光子激发穿透深度大，即作用长度长，有利于增大作用体 积，而且激发氧化锌样品不再需要更深紫外的激光光源，因此非线性光学多光子 过程激发氧化锌紫外激光的研究可以了解材料的非线性参数和发光特性，丌发新 的应用领域。 本文主要采用3 2 0 纳米和6 4 0 纳米的飞秒激光激发，研究了氧化锌纳米针、 微米棒材料的单双光子光学过程，着重分析了氧化锌材料中单双光子吸收过程激 发半导体载流子，并引起的荧光以及激光发射现象，分析了因为纳米针，微米棒 材料因为结构尺寸的差异，使之在受激激射的发光机理及效率和在受激激射中可 能存在的具有相干反馈效应的腔体产生差异；并通过时间分辨光谱学的方法测试 单双光子激发下的荧光和激射的瞬态行为，分析了单双光子激发荧光以及激射的 产生机理。为宽禁带半导体微纳材料的单双光子激发过程提供一定的理论基础和 实验依据。 8 第章绪论 参考文献 1 d a g a u l ，a n dw s r e c sj r ，1 m eb l u ei n o r g a n i co p t o e l e c t r o n i cd e v i c e s a d v m a t 既2 0 0 0 ，1 2 ：9 3 5 2 j m h v 锄，d i r e c tr e c o r d i n go fo p t i c a l - g a i ns p e c 仃a 舶mz n o j a p p l p h y s 1 9 7 8 4 9 ：31 2 4 - 31 2 5 3 j m h v 锄，t c ：1 1 1 p e r a t u r e i n d u c e d w a v e l e n g t h s h i ro f e l e c 的n - b e 锄一p u m p e dl a s e f s 舶mc d s e ，c d s ，a 1 1 dz n o p h y s r e v b 1 9 7 1 ，4 ：4 4 5 9 4 c i 1 1 9 s m m ，t h el u m i n e s c e i l c eo fz n o 眦d e rh i 曲o n e 一雅dt 、v o - q 咖t l j i n e x c i t a t i o n p h y s s t a t s 0 1 19 7 5 ，71 ：5 4 7 5 wm l i l s t e l ，觚dc i 呼l l i m ，t u n a b l el 弱昏锄i s s i o n 丘d m z i t e 一咖e i i v ic o m p o u n d s o p t c o m m 吼19 8 0 ，31 ：3 6 0 6 d m b a g n a l l y f c h e i l ，z z l l u ，t y a o ，s k o y 锄a ，m ys h e n ，a n dt g o t o ， n o i s eg a i ni i ls i n 西eq u 锄t 1 1 1 1 1w e l li n e a r e dp h o t o d 烈e c t o r s a p p l p h y s l e 钍 19 9 7 ，7 0 ：2 8 3 0 7 p 2 也z k 1 趾岛g k l w b n g ，m k a w a s a k i ，a o h t o m o ，h k o i n u m 鸟锄d ys e g a w a ，u 1 仃a 啊o l e ts p o n t a n e o u s 锄ds t i m u l a t e de m i s s i o n s 劬mz n o m i c r o c r y s t a l l i t e“n6 l m sa tr o o mt e m p 咖r e s o l i d s t a t e c o m m u n 1 9 9 7 ，1 0 3 ：4 5 9 8 z k 舀g k l w o n g ，p y u ，m k a w a s 撕，a o h t o m o ，h k o i n u m a ，a 1 1 d ys e g a w a ，r o o m - t e m p e r a t l l r eu l t r a v i o l e tl a s e re m i s s i o n 丘o ms e l f a s s 嘶b l e d z n om i c r o c r y s t a l l i t et l l i n6 1 m s a p p l p h y s l 甜19 9 8 ，7 2 ：3 2 7 0 9 p l ，z k 1 趾g ，g k l w 6 n 舀m k a w a s a k i ，a 0 h t o m o ，h k o i 彻m a 孤d y s e g a w a ，r o o m t e m p e r a t u r eg a i ns p e c t r aa n d1 a s i n gi nm i c r o c r y s t a l l i n ez n o 1 i i lf i l m s j c r y s t g r 0 w t l l ，1 9 9 8 ，6 0 l ：1 8 4 - 1 8 5 1 0 d m b a 印a 1 1 y = f c h e i l ，m ys h e i l ，z z h u ，t g o t o ，a n dt 1 ，r o o m t e m p e r a t l l r ec x c i t o i l i cs t i m u l 种e de i n i s s i o nf 如mz i n co x i d e 印i l a y e r s 黟d w nb y p l a s m a - a s s i s t e dm b e j c r y s t g r o 、) i ，t h ，l9 9 8 ，6 0 5 ：l8 4 一l8 5 1 1 d m b a 髓a 1 1 y f c h e n z z h u ，t y a o ，m ys h e i l ，a l l dt g o t o h i 曲 o 第一章绪论 t e m p e r a t u r ee x c i t o n i cs t i m u l a t e de m i s s i o nf 的mz n o 印i t a ) 【i a ll a y e r s a p p l p h y s l e t t 1 9 9 8 ，7 3 ：1 0 3 8 12 h c a o ，y gz h a o ，h c o n g ，s t h o ，j yd a i ，j yw r u ，a l l dr p h c h a i l g ， u l 把a v i o l e tl a s i n gi nr e s o n a t o r sf o 肌e db ys c a t t e r i n gi ns e m i c o n d u c t o r p 0 1 y c r y s t a l l i n ef i h n s a p p l p h y s l e t t 19 9 8 ，7 3 ：3 6 5 6 13 h c a o ，y gz h a o ，x l i u ，e w s e e l 喙a n dr p h c h a n g ，e 仃e c to fe x t e m a l f e e d b a c ko nl a s i n gi nr a i l d o mm e d i a ap p l p h y s l e t t 1 9 9 9 ，7 5 ：1 2 1 3 14 h c a o ，y gz h a o ，s t h o ，e w s e e l i 岛q h w a l l ga n dr p h c h a n 舀 r a n d o ml a s e ra c t i o ni ns e m i c o n d u c t o rp o w d 瓯 p h y s r e v l e t t 19 9 9 ，8 2 ：2 2 7 8 15 m h h u a l l g ，y ：yw u ，h f e i c k ，n t r a i l ，e w - e b a i l dp d l i l g ，c a t a l y t i c g m 叭ho fz i n co x i d en a n o w i r e sb y 、砷o rt r a n s p o r t a d v m a t 既2 0 0 1 ，1 3 ： 1 1 3 1 6 m h h u a n g ，s m a 0 ，h f e i c k ，h q y a n ，yyw u ，h k i n d ，e w 曲e r ，r r u s s o ，p d 1 9 ，r 0 0 m - t e m p e r a t u r eu 1 t m “o l e t n a n o w i r en a n o l a s e r s s c i e n c e ，2 0 0 l ，2 9 2 ：18 9 7 - l8 9 9 17 z w p a i l ，z r d a i ，a 1 1 dz l w a n g ，n a n o b e l t so fs e m i c o n d u c t i n go x i d e s s c i e n c e 2 0 0 l ，2 9 l ：1 9 4 7 18 m l a w ，d j s i r b u l y ，j c j o l l i l s o n ，j g 0 1 d b e 唱e r r j s a y k a l l y ，a i l dp d y a n g ，n 锄。咖b o nw a v e g u i d e sf o rs u b w a v e l e n g t hp h o t o n i c si n t e 黟a t i o n s c i e n c e ，2 0 0 4 ，3 0 5 ：1 2 4 9 l9 x yk o n g ，yd i n 舀r m g ，a n dz l w 肌g ，s i n 酉e - c 叫s t a ln a n o r i n g s f o n n e db ye p i t a x i a ls e l f c o i l i n go fp o l a rn a n o b e l t s s c i e n c e ，2 0 0 4 ，3 0 3 ： 1 3 4 8 2 0 p x g a 0 ，yd i n g ，w m a i ，w l h u 曲e s ，c l a o ，a i l dz l w a n g ， c o n v e r s i o no fz i n co x i d en a l l o b e l t si m os u p e r l a t t i c e s t m c t u r e dn a l l o h e l i c e s s c i e n c e ，2 0 0 5 ，3 0 9 ：17 0 0 21 z l w 撕g ，a 1 1 dj h s o n 吕p i e z o e l e c t r i cn a n o g e n e r a t o r sb a s e do nz i n c o x i d en a i l o w i r ca r r a y s s c i e n c e ，2 0 0 6 ，3l2 ：2 4 2 2 2 p s h 狮a ，a g u p t a ，k v ：r a o ，f j o w e n s ，r s h a n n a r a b u j a ，g u i l l e n ，b “1 第一章绪论 j o h a i l s s o n ，a i l dg a g e 哳n g ，f 蝴m a 弘e t i s ma b o v er o o mt 锄p e r a t l l r ei n b u l ka i l d 位a i l s p a r e mm i nf i l m so fm n - d o p e dz n o n a t m a t 2 0 0 3 ，2 ：6 7 3 2 3 h q ，j b h l l s o n ，m l a w r h e k 。k n u t s e l l ，j r m c 碰n n e xj p h a l l lr s a y k a l l y a 1 1 dp d y 缸g ，z n on a i l o 曲b o nm i c r o c a v i t yl a s e r s a d v m a t e l 2 0 0 3 1 5 ：1 9 0 7 2 4 a s t a s s i n o p o u l o s ，r n d a s ，e p g i a l l n e l i s ，s h a n a s t a s i a 威s ，锄dd a n 西o s ， r a i l d o ml a s i n gf 如ms u r f a c em o d i f i e df i l m so fz i n co x i d en 锄o p 耐i c l e s a p p l s u 旺s c i 2 0 0 5 ，2 4 7 ：1 8 2 5 z r q i u ，k s w o n g ，m m w u ，w j l i n ，a n dh f x u ，m i c r o c a v i t yl a s i n g b e h a v i o ro fo r i e l l t e dh e x a 9 0 n a lz r l on 锄o w k s k e r sg r o w nb yh y d r o t h e m a l o x i d 撕o n a p p l p 1 1 y s l 鲍2 0 0 4 ，8 4 ：2 7 3 9 2 6 j h c h o 弘e s j a i l 岛j h w o i l j h c h u 呜d j j a l l 舀a 1 1 dy ：w 础m ， h y d r o t l l e n l l a lr o u t et oz n on a i l o c o r a lr e e f s 锄dn a i l o 肋e r s a p p l p h y s l e 仕 2 0 0 4 8 4 ：2 8 7 2 7 j c j o h s o n ，h ，p d y 觚& a l l dr j s a y k a l l y ，o p t i c a lc a v i t ye 行e c t si n z n on a i l o w i r