新型ZnO纳米针的双光子激射特性

室温下采用640nm的飞秒脉冲激光泵浦ZnO纳米针得到双光子诱导的光致发光谱。结合单光子下的研究结果,实验分析了双光子泵浦下样品随着受激能量增强产生的三种紫外发射行为并归结为自由激子自发辐射,激子-激子散射和电子空穴等离子体复合。双光子泵浦下ZnO纳米针的受激阈值是4.82GW/cm2,远小于其他ZnO微纳材料的双光子阈值(TW/cm2)。结果表明:这种新型的ZnO纳米针结构能更有效地产生双光子激射,这在纳米激光器方面将会有很大的应用前景。     

神经网络法研究多溴代二苯胺热力学性质

通过时间分辨光谱技术详细地研究了ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点的激子弛豫动力学. 基于速率分布模型,波长依赖的发射动力学表明本征激子、界面缺陷态中的激子、给-受体对态中的激子都会参与量子点的发光过程,整个发光过程主要依赖于给-受体对态发射. 瞬态吸收数据表明激发后本征激子和界面缺陷物种可能会同时出现,在高激发光强下,光强依赖的俄歇复合过程也存在于量子点中     

ZnO薄膜受激发射特性的研究

氧化锌薄膜因其大的激子结合能和强的光发射、激光阈值低和能在高温下工作等优点而成为制备短波长激光、发光二极管等光电子器件的有希望材料。采用激光分子束外延 (L MBE)方法制备了ZnO薄膜。在室温下 ,测量了样品的吸收光谱 ,以及不同光泵浦强度下的发射光谱。从光谱图中可以看出该材料有很好的质量。研究了ZnO薄膜的受激发射特性及机理 ;测量了发射光强与泵浦光强之间的关系 ;比较了较高激发密度下的受激发射、自发发射和激光脉冲的时间特性 ,这些都证实了该发射是受激发射。     

ZnO纳米柱无序介质中泵浦面积对局域模发射的影响

基于ZnO纳米柱制备及发光实验,建立了ZnO纳米柱的位置和大小都是无序的二维介质结构模型.通过构建增益模型,用时域有限差分法数值模拟了无序介质中频谱特性以及ZnO增益频谱范围内的某一个共振峰对应的波源在无序介质中的光场分布情况,发现了局域模的存在.分四种情况讨论了此局域模的受激辐射与泵浦面积的关系:改变泵浦功率,从左到右依次增加两层ZnO纳米柱泵浦和单独泵浦一个局域区域;泵浦功率一定时,增加泵浦局域区域和非局域区域中ZnO纳米柱个数.结果表明:存在一个临界泵浦功率,当泵浦功率小于临界泵浦功率时,无论泵浦面积多大都不能激发局域模;当泵浦功率大于临界泵浦功率时,对于不同的泵浦功率,局域模被激发所需的临界泵浦面积不同;随着泵浦功率的增加,当泵浦面积一定时,光场相对强度呈递增趋势,当泵浦功率超过临界功率时,光场相对强度急剧上升.     

溶胶-凝胶制备ZnO-SiO2复合膜的量子效应和上转换发光

采用溶胶-凝胶技术在玻璃衬底上制备了ZnO薄膜和ZnO-SiO2复合膜.原子力显微镜照片显示ZnO薄膜具有球状纳米晶粒;可见光-紫外透射光谱表明ZnO-SiO2复合膜在可见光区的透过率大约是85%,透过率从330 nm开始下降,到290 nm附近降为零.由于量子效应,吸收边出现明显的蓝移.在室温下用不同波长的光激发ZnO-SiO2复合膜,光致发光谱显示ZnO-SiO2复合膜对应于激子发射的290 nm附近的紫外发光峰与透射谱所显示的吸收边位置一致,没有出现斯托克斯红移.同时,ZnO-SiO2复合膜出现了双光子和三光子吸收现象和上转换发光现象.     

离子注入及后退火方法制备SiO2基质中镶嵌ZnO纳米粒子的结构和光学性质

利用离子注入及后退火方法在光学纯的石英基片中注入3×1017cm-2剂量的Zn离子,然后在不同的退火条件下制备了高质量的镶嵌在SiO2基质中的ZnO纳米粒子.X射线衍射光谱的实验结果表明在氧气气氛、700℃退火温度和2小时退火时间条件下,得到了(002)择优取向镶嵌在SiO2基质中的ZnO纳米粒子;而在700℃退火温度、N2和O2气氛下顺次退火1小时,得到了比上述条件(002)择优取向更好的ZnO纳米粒子.室温下对用上述两种条件制备的镶嵌在SiO2基质中的ZnO纳米粒子观察到了自由激子吸收峰.室温光致发光谱中观察到了ZnO纳米粒子位于3.29eV处的强紫外发射,紫外发射强度与深能级发光强度之比为40,紫外发射峰的半高宽为96meV,晶体质量类似于分子束外延方法生长的ZnO.在低温(77K)光致发光谱中,较强的自由激子的紫外发光峰仍然存在.     

ZnO纳米晶/巯基乙酸复合膜的荧光特性

用自组装方法将巯基乙酸(MPA)与ZnO纳米晶薄膜(ZDF)通过共价键偶联到一起,形成纳米晶／巯基乙酸复合膜(ZDF／MPA)。采用发光光谱和XPS电子能谱技术,研究了ZDF／MPA的荧光特性以及它们之间的能量传递机制。研究发现ZDF／MPA中ZnO自由激子发光和束缚激子发光强度随着巯基乙酸的浓度增大而分别呈现不同的非线性减弱关系,当巯基乙酸达到一定的浓度量时,ZnO荧光完全消失。研究表明：ZnO纳米薄膜与MPA之间能够发生成键作用,并且在成键之后发生了能量传递。     

不同溶胶体系对纳米氧化锌发光特性的影响

采用溶胶-凝胶方法制备ZnO纳米粉体,研究了两种不同溶剂下制备的纳米ZnO的荧光特性。结果表明两种氧化锌有相同的晶型和能带结构,其紫外发光相似,但其带间的可见发射表现出了巨大差异,其原因在于两溶剂的极性不同导致两体系凝胶、烧结的微过程不同,从而使两ZnO样品的表面态结构和布局发生变化。     

稀土Tb3+掺杂纳米ZnO的发光性质

ZnO是一种优良的直接宽带隙半导体发光材料(Eg=3.4 eV),具有优异的晶格、光学和电学性质,稀土离子掺杂浓度和热处理温度对ZnO∶Re3 纳米晶发光强度、峰位变化等光学性质具有重要影响.利用溶胶-凝胶法(Sol-Gel),在不同退火温度下,制备了不同浓度的ZnO∶Tb3 纳米晶.室温下,测量了样品的X射线衍射谱(XRD)、光致发光谱(PL)和激发谱(PLE).观察到纳米ZnO基质在520 nm附近宽的绿光可见发射和稀土Tb3 在485,544,584和620 nm附近的特征发射.通过ZnO基质可见发射强度和稀土Tb3 特征发射强度随Tb3 掺杂浓度、退火温度的变化关系,获得了5D4→7F5跃迁的绿色主发射峰最强的样品制备工艺参数,其退火温度为600℃、掺杂浓度为4 at%;给出了稀土Tb3 的激发态5D4→7F6(485 nm),5D4→7F5(544 nm)和5D4→7F4(584 nm)的发射机制;证实了稀土Tb3 与纳米ZnO基质之间存在双向能量传递.     

强激光激发下微微秒时间分辨光谱

强激光激发下微微秒时间分辨光谱是最近几年发展起来的研究发光材料在极高密度激发下瞬态发光过程的新实验技术。从最近几年的研究工作看,它可以研究高密度激发下直接带半导体材料中的激子分子发光,激子和激子碰撞发光,高密度电子—空穴等离子体的发光等,还可用来区别激子发光和拉曼散射二次辐射等,由此可见这是一种很有前途的新技术。上述材料中的一些发光现象在低密度激发下是看不到的,当把激发密度提得很高时才表现出     

纳米氧化锌的紫外自发辐射与受激辐射

纳米结构的氧化锌兼备了宽直接带隙(E_g=3.34eV)、强激子束缚能(60meV)的优良特性,同时又具备了纳米材料独特的微结构与光电功能,可望成为高效率紫外发光二极管以及低阈值紫外半导体激光器的良好材料。以我们的工作为基础,利用不同结构的ZnO作增益介质,概述了低维ZnO纳米材料中的自发辐射与受激辐射过程,观察到了放大的自发辐射(ASE)与受激振荡现象,并讨论了自发辐射、ASE及受激辐射的产生机制。     

Optical processes in the formation of stimulated emission from ZnO nanowires

This paper studies power dependent photoluminescence spectra, the stimulated emission occurring at ultraviolet (UV) band instead of the green emission band of ZnO nanowires, which are prepared with a chemical reduction method. The dynamics of the UV emission and green emission is given to demonstrate the reason of stimulated emission occurring at UV band but not the green emission band under high excitation, which indicates that the slow decay rate of trap state makes it easy to be fully filled and saturated, while the fast decay rate of near-band-edge exciton state makes the UV emission dominate the radiative recombination under high excitation. The UV emission, as well as the corresponding stimulated emission, occurs in competition with the green deep-trap emission. In addition, when pump fluence further increases, the multiple lasing modes appear. The dependence of these lasing modes on the pump fluence is first discussed. This diagram should be helpful to understand and design the optical nanodevices of ZnO nanowires.     

ZnO薄膜的制备和结构特性及应变

在SiO₂/Si衬底上面,利用射频磁控溅射方法,在不同的工艺条件下生长ZnO薄膜,然后进行热处理(600～1000℃退火).研究了氩氧比和退火温度对薄膜结晶性能的影响.薄膜的表面结构和晶体特性通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)来进行表征.结果表明:所制备的薄膜为多晶纤锌矿结构,具有垂直于衬底的c轴(002)方向的择优取向性.热处理可使ZnO(002)衍射峰相对强度增强,半峰全宽(FWHM)变小,即退火使c轴生长的薄膜取向性增强.未经退火的ZnO薄膜存在张应力,经过热处理后应力发生改变,最后变成压应力,并且随着退火温度的升高,压应力逐渐增大.     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光特性的影响

采用反应射频磁控溅射法在 Si(100)基片上制备了高c轴择优取向的ZnO薄膜，研究了退火温度对ZnO薄膜的晶粒尺度、应力状态、成分和发光光谱的影响，探讨了ZnO薄膜的紫外发光光谱和可见发光光谱与薄膜的微观状态之间的关系.研究结果显示,在600—1000℃退火温度范围内，退火对薄膜的织构取向的影响较小，但薄膜的应力状态和成分有比较明显的变化.室温下光致发光光谱分析发现，薄膜的近紫外光谱特征与薄膜的晶粒尺度和缺陷状态之间存在着明显的对应关系；而近紫外光谱随退火温度升高所呈现的整体峰位红移是各激子峰相对比例变 关键词： ZnO薄膜 退火 光致发光 射频反应磁控溅射 可见光发射     

纳米ZnO薄膜的激子光致发光特性

报道了纳米ZnO薄膜激子光致发光(PL)与温度的关系。首先利用低压金属有机化学气相沉积(LPMOCVD)技术生长ZnS薄膜,然后将ZnS薄膜在氧气中于800℃下热氧化2h获得纳米ZnO薄膜。X射线衍射(XRD)结果表明,纳米ZnO薄膜具有六角纤锌矿多晶结构且具有择优(002)取向。室温下观察到一束强的紫外(326eV)光致发光(PL)和很弱的深能级(DL)发射。根据激子峰的半高宽(FWHM)与温度的关系,确定了激子纵向光学声子(LO)的耦合强度(ГLO)。     

Fabrication and low-temperature photoluminescence spectra of Mn-doped ZnO nanowires

Mn-doped ZnO nanowires have been fabricated through a high temperature vapor-solid deposition process. The low-temperature photoluminescence spectra of the samples show that there are multipeak emissions at the ultraviolet (UV) region (about 3.4?C3.0?eV). The excitonic and phonon-assisted transitions in Mn-doped ZnO nanowires were investigated. The results show that there is an obvious oscillatory structure emission at the UV region under low temperature from 12?C125?K. The oscillatory structure has an energy periodicity about 70?meV and the oscillatory structure is mainly attributed to longitudinal optical (LO) phonon replicas of free excitons?(FX). The multipeak emissions at 12?K are attributed to a donor-bound exciton (DBX, 3.3617?eV), 1LO-phonon replicas of a free exciton (FX-1LO, 3.3105?eV), 2LO-phonon replicas of a free exciton (FX-2LO, 3.2396?eV), and 3LO-phonon replicas of a free exciton (FX-3LO, 3.1692?eV), respectively. The intensity of UV emission and the efficiency of emission from the Mn-doped ZnO nanowires are improved.     

两步溶液法制备亚微米ZnO棒阵列及其退火后的发光

通过改变溶液浓度、酸碱度等生长条件,用两步化学溶液沉积法在玻璃衬底上制备出有序排列的亚微米级ZnO棒阵列,棒的截面呈正六边形,直径约为200~500nm。测量了样品的XRD谱和扫描电镜像,证明这些样品都是六方纤锌矿结构的ZnO单晶,且以[002]方向择优生长。将样品退火前后的PL光谱进行比较分析,发现退火后样品的发射光谱中紫外峰消失而长波段的红色发光峰红移并且增强(峰位由630nm左右移到720nm),而其激发光谱中的室温激子激发峰也增强。当退火时间增加到6h后,出现了由430nm的蓝峰和505nm绿峰组成的宽谱带蓝绿色发射。并对发光机理进行了讨论。     

Luminescence with Local Distribution and Its Possible Mechanism in Zinc Oxide Micro-Crystallites

The spatial luminescence distribution hi the ZnO micro-crystallite fihns deposited on silicon substrates by CVD at room tempezature is investigated by the cathedolumineseence （CL） image. It has been observed that the CL image of the samples constitutes a certain pattern. The UV emission pattern projective to the （0001） face of ZnO grains consists of a series of lines nearby the grain boundaries . The included angles between any two adjacent lines are almost 120°. What is more, some luminescent lines form a close hexagon similar to ZnO crystalline structure. Such a local distribution propety shows that the UV emission on as-grown ZnO crystallite should be due to some local defects congregated to {1010} facets of ZnO grain rather than free exciton recombination.     

ZnO薄膜的激光辐照效应研究

研究了KrF准分子激光辐照对ZnO薄膜的本征缺陷.紫外（UV）发光以及表面形貌的影响,并对室温下ZnO的UV发射机理进行了详细探讨.结果表明激光辐照打断了薄膜内Zn—O键,氧空位（锌填隙）增多,导致表面电阻率下降,载流子浓度升高,调节激光辐照能量密度,可在较大范围内调控ZnO薄膜中的施主缺陷浓度;同时在激光热效应作用下,薄膜晶粒熔融长大,表面粗糙度大大降低;室温下ZnO薄膜的UV发光包括自由激子复合发光（FX）及其声子伴线（FX-LO）,缺陷浓度决定了FX与FX-LO的相对强度比,进而影响UV发射峰的强度以及位置.因此,激光辐照可以快速、有效地对ZnO薄膜内的缺陷浓度进行调控,从而控制其室温下的UV发射强度,这对于提高ZnO基光电器件的性能具有重要意义. 关键词： ZnO薄膜 激光辐照 紫外发光 缺陷浓度