《力電光三相耦合效應提高ZnO微納光子器件性能研究》是依託浙江大學，由楊青擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：力電光三相耦合效應提高ZnO微納光子器件性能研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：楊青
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
ZnO是直接禁頻寬帶半導體材料，具有高的激子束縛能、較大的折射率、優良的壓電特性、高的機械強度和良好的環境兼容性，這些獨特特性使ZnO微納材料被廣泛用來製備微納光子器件、納米發電機和生物/化學感測器，在光學、電學、生物、能源和環境等多個領域引起人們極大的興趣和關注。近年來的研究表明，微納材料的機械/電學/光學性能的兩相或三相耦合可用來製備新型器件，提高現有器件性能，而且是研究和發現材料新特性和器件新機理的一種有效途徑。我們通過ZnO微納材料中的力電光三相耦合效應進行提高ZnO微納光子器件性能的研究，如提高太陽能電池效率、光探測器靈敏度和發光器件光強等；同時研究力電光三相在ZnO微納材料和器件中耦合的物理機理，設計和製備新的功能器件和簡單集成器件。項目的研究對於促進光子、電子和機械器件在微納級別的集成具有重要意義，將推動微納光子器件在機械、電學、光學、能源和生物等多個領域的廣泛套用。
結題摘要
微納材料的機械/電學/光學性能的兩相或三相耦合可用來製備新型器件，提高現有器件性能，而且是研究和發現材料新特性和器件新機理的一種有效途徑。本項目圍繞II-VI族微納材料光子器件的研製及力電光三場耦合提高其性能進行了系列深入的研究，主要研究內容有：1、理論結合實驗，構建力電光三場耦合物理模型，研究機械作用對光學、電學和光電特性的影響；2、構建單根納米線微納光子器件，除ZnO外，還製備了CdS、CdSe等其他II-VI族納米線，製備了基於納米線的光探測器、LED和雷射器等器件；3、實驗結合理論研究微納光子器件內的三場耦合效應，研究三場耦合對探測器靈敏度和發光器件的效率影響；4、致力於微納光子器件的系統集成和套用研究。 取得的重要創新性成果、關鍵數據及其科學意義：1、首先成功研製了多種微納光子器件，如LED，探測器和雷射器等，尤其在納米發光器件方面進行了深入全面的研究，實現了納米發光器件的波長、閾值和模式等重要參數的調控，實現了單納米線雷射寬範圍波長可控變化和偏振的連續可調，提供了一種解決納米線雷射器波長寬範圍調控難題的新途徑。2、在微納光子器件內，針對界面缺陷導致納米線基光電器件效率低的難題，率先將力電光耦合引入納米線發光器件，顯著提高了器件的性能包括發光器件的量子效率和光探測器的回響度，提高紫外LED量子效率2倍以上，弱光探測器探測靈敏度5倍以上。壓電效應提高LED效率的研究，通過在光電器件內引入可控的應力，利用壓電效應調控界面能帶和勢壘，從一個新途徑克服了納米LED中存在的缺陷和載流子不平衡這兩個核心問題的影響。3、針對三場耦合中多效應共存難以區分的問題，構建線性力電光耦合理論，結合實驗，揭示壓電效應調控光子器件性能的物理機理，提出壓電光電子學效應的判別準則。該項理論和實驗相結合的研究加深了對三場耦合物理本質的認識，對相關研究起重要的指導和推動作用，吸引了更多的研究者開展相關工作。
