《基於納米線/量子阱異質結構的近紅外納米雷射器研究》是依託北京郵電大學，由顏鑫擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於納米線/量子阱異質結構的近紅外納米雷射器研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：顏鑫
- 依託單位：北京郵電大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近紅外納米雷射器在短距離光通信、片間/片上光互連等領域有重要套用前景。半導體納米線具有一維結構特徵，兼具增益介質和F-P諧振腔的功能，是近紅外納米雷射器的理想單元。但由於結構和功能的局限性，同質納米線雷射器的進一步發展將遇到瓶頸。納米線/量子阱異質結構將量子阱與納米線的優勢結合起來，可以彌補同質納米線的不足，在低閾值、多波長的納米雷射器中有重要套用前景。申請者所在課題組已製備出GaAs/InGaAs納米線/量子阱異質結構，並首次觀察到F-P諧振模式，論證了其作為近紅外納米雷射器的可行性。基於已有的工作基礎，本項目擬圍繞納米線/量子阱異質結構開展理論和實驗研究，包括：理論研究納米線/量子阱異質結構的應力應變分布規律和模式特性；生長形貌、尺寸、組分可控的納米線/量子阱異質結構；製備納米線/量子阱異質結構近紅外納米雷射器。上述研究將對低維半導體結構物理創新和納米光電子器件發展產生積極的推動作用。
結題摘要
本項目圍繞納米線/量子阱異質結構及相關光子器件開展了系統的理論和實驗研究工作，在納米線及相關異質結構的可控生長、新穎納米線雷射器的理論設計、納米線/量子阱異質結構雷射器的研製等等方面取得了重要進展。主要成果包括：1、製備出純相無位錯InP、InAs等III-V族半導體納米線，以及若干新穎納米線徑向異質結構，包括AlGaAs/GaAs納米線/量子阱異質結構、InP/InAs納米線/量子點複合結構、GaAs/InAs納米線/孤立量子點複合結構等。2、設計並仿真了若干新穎納米線雷射器結構，包括：設計出一種非對稱混合表面等離激元F-P腔納米線雷射器，雷射器閾值低至240 cm-1，Purcell因子高達2518；設計出一種AlGaAs/GaAs納米線/多量子阱表面電漿雷射器，器件截止直徑為80 nm，僅為光子模式雷射器的一半；設計出一種基於GaAs/AlGaAs納米線“核-殼”結構的混合槽等離激元雷射器，器件直徑細至40 nm時仍可支持傳導模式。3、基於AlGaAs/GaAs納米線/單量子阱結構，製備出一種室溫近紅外納米雷射器，在77 K下，雷射器的激射波長為781 nm，閾值為600 W/cm2，線寬僅為0.39 nm，Q值高達2000；在室溫下激射波長為791 nm，激射波長隨溫度的漂移僅為0.045 nm/K，該結構在超小尺寸、超低功耗、高溫度穩定性納米雷射器中有重要套用前景。基於上述研究成果，在學術期刊及會議上發表論文35篇，其中在Nanoscale、Applied Physics Letters、Optics Express等高影響力學術期刊上發表SCI收錄論文23篇；出版學術專著一部；申請發明專利2項，其中已授權1項；依託項目培養博士研究生4人、碩士研究生4人；部分成果獲2017年度中國電子學會自然科學三等獎。
