纳米氧化锌中三光子吸收与倍频效应致光辐射特性

为研究强光激励下纳米氧化锌发光机制,以气相传输法制备的冠状样品为对象,室温下以1 100nm与1 150 nm脉冲激光以及350 nm氙灯对其进行激励,观测光致发光谱.根据光强关系和强场与物质作用的三阶微扰理论,认为1 100,1 150 nm激光激励下的样品的紫外与可见光波段的辐射机理分别归因于样品中三光子吸收和二次谐波效应.同时,基于激子非弹性碰撞复合机制,对紫外辐射的红移现象进行了分析.     

水热法制备注射器样纳米氧化锌场发射特性的研究

应用水热法制备了注射器样纳米结构氧化锌样品,室温下测量其真空场发射特性.根据测量数据,基于Fowler-Nordheim方程,估算了场发射效应增强因子,观察到增强因子随外加电压增加取值的两阶段性;结合样品的光致发光谱和能量散射谱,应用半导体材料中强场效应理论,结合场发射电流密度测量系统的串联电路等效,研究样品中空位对场发射特性影响机理.结果表明,制备过程中形成的锌、氧空位,在样品中产生了相当于杂质态的缺陷能级,缺陷能级与样品形貌共同作用,使样品较大的增强因子随场强增加而阶跃性下降.最后,用电化学沉淀法和气 关键词： 场发射 强场效应 缺陷态 串联等效     

电化学沉淀法制备纳米结构氧化锌的场发射特性

对电化学沉淀法制备的氧化锌纳米棒阵列,通过室温下真空场发射电流密度与外加电压关系的测量,研究其场发射特性.根据测量数据,基于 Fowler-Nordheim 方程,估算了样品场发射效应的增强因子,观察到其取值随外加电压变化具有反常的两阶段性,即当外电场强度在3.3 V/μm 场发射开启值到4.3 V/μm之间时,增强因子值为1339,外加场强大于4.3V/μm 时,增强因子锐减至296;结合样品的光致发光谱和能量散射谱,应用半导体中强电场效应、掺杂半导体中温度对费米能级、载流子浓度和迁移率影响,通过场发射电流密度测量系统的串联电路等效,分析了样品缺陷态对此两阶段性的决定和影响.     

集成光学陀螺的最佳腔长

作为谐振式光学陀螺的核心敏感器件,无源环形谐振腔(PRR)结构参数的选择,对陀螺灵敏度具有决定性作用.腔长正是这重要结构参数之一.基于多光束干涉理论的理论分析表明,谐振腔长的增加,一方面通过决定腔内干涉光程,优化PRR谐振特性,另一方面,又通过对腔光传输损耗的影响,决定着谐振条件的耦合比要求,从而成为腔内光传输总损耗重要决定因素,导致谐振特性劣化.根据谐振式光学陀螺的调频光谱测量原理,在陀螺灵敏度决定过程中,腔长的上述两方面影响所起的截然相反作用,从而决定了以陀螺最佳灵敏度为判据存在最佳腔长.仿真与实验结果与理论分析良好一致性,不仅证明了理论分析的正确性.也显示了其在集成光学陀螺结构设计与性能优化中的应用价值.     

网络状表面结构纳米氧化锌的发光特性

为研究表面形貌对微纳结构氧化锌晶体光学特性的影响,利用气相传输法制备了一种具有特殊表面结构的纳米氧化锌颗粒状样品.应用X射线衍射谱、电子能量散射谱和扫描电镜等对样品结构和形貌进行了分析,结果表明样品具有三种层次结构组成的网络状表面形貌|室温下以波长355 nm激光激发样品,观察到紫外峰明显被抑制的发光谱.基于样品表面周期性微结构,用时域有限差分法和严格耦合波分析法对样品发光谱特性及成因进行仿真研究.结果表明,发光谱中紫外峰的被削弱与材料能级结构无关,其形成机理缘于样品表面类蝴蝶翅膀表面微结构,类似于光子晶体表面结构颜色.     

基于随机共振的数字闭环光纤陀螺死区现象抑制

为抑制数据闭环光纤陀螺中死区现象引致的非线性性,实验研究了随机共振效应对系统信噪比的影响。实验结果表明,以电阻热噪声作为原始噪声源,配合适当的电路设计,可获得带宽可调、零均值、正态分布的随机噪声;在陀螺闭环反馈环节中的A/D转换器前,引入相应随机噪声,利用二值量化系统的非线性性,基于随机共振效应,可以提高系统信噪比,将陀螺的死区阈值从0.37o/h降至0.15o/h。此外,对于给定的陀螺系统,噪声强度、带宽和采样频率的选择不同,抑制死区现象的效果亦不同。进一步的理论分析表明,该方法可以广泛适用于基于数字闭环结构的微弱信号检测系统。     

紫外激发下锰掺杂纳米氧化锌

应用气相传输法, 以铜为催化剂, 在硅衬底上制备了锰掺杂氧化锌纳米四足晶须. 利用x射线与电子衍射谱、扫瞄电镜和高分辨率透射电镜, 对样品形貌、结构和成份进行表征与检测; 通过355nm与375nm紫外光激发下掺杂与未掺杂样品光致发光谱的对比, 结合拉曼散射谱与光致激发谱对掺杂样品中反常光致发光机理进行分析. 结果表明, 样品沿［0001］方向生长的前端和内部长有纤细刺状结构的中空六方管组成; 样品中掺入Mn2+的无辐射复合中心作用, 是掺杂样品紫外辐射强度和谱宽变小的主要原因, 氧化锌晶体中晶格周期对Mn2+中d-d电子跃迁过程的影响, 是375nm紫外光激发下掺杂样品中415nm辐射峰产生的主要原因.     

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。     

温度对气相传输法制备氧化锌晶体生长机制影响研究

为提高气相传输法制备微纳结构样品形貌的可控性,进行了生长温度调控下氧化锌晶体生长机制及其变化的实验研究.实验中的样品制备,以高纯度锌粉末为原料,在无模板、无催化条件下,通过加热蒸发-氧化冷却-生长晶体过程实现.其中,蒸发温度固定于750℃,反应区气体氛围保持稳定,生长区温度在450～ 600℃变化,制备出不同生长温度下样品.对所制备出诸样品,应用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪和透射电子显微镜等方法,进行形貌与结构表征.基于表征结果,观察、分析、研究生长温度变化的影响,结合理论分析,得出了生长温度通过对生长过程中锌蒸汽过饱和度的影响,决定着不同生长机制,从而有着不同的形貌结构的样品.     

ZnO纳米棒中WGM紫外受激辐射特性及其横向尺寸依赖

基于气相传输法制备六方对称截面棒状纳米氧化锌样品,室温下以中心波长355 nm的纳秒脉冲激光激发样品,研究激发光强与样品横向尺寸对其受激辐射的影响.提高激发光强,受激辐射模的模式和模间间隔稳定、光强迅速增加后趋饱和、中心波长在450 kW/cm2强激励条件下连续红移;增加样品横向尺寸,受激辐射阈值下降、中心波长兰移、Q值提高而模式间隔下降.理论分析表明受激辐射具有典型WGM特征,激发条件的影响源于激子间非弹性碰撞复合发光和Mott相变后的库仑屏蔽效应、能级重整和无辐射复合有关;横向尺寸影响源于导模约束因子增加、弯曲损耗降低和腔长对纵模的影响.