《III族氮化物半導體微諧振腔中自發輻射特性研究》是依託廈門大學，由張保平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：III族氮化物半導體微諧振腔中自發輻射特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張保平
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
半導體光學微腔中自發輻射效應是當前的研究熱點，它不僅可以為腔量子電動力學提供豐富的例證，而且對於研製低閾值雷射器、新型發光管、高速光探測器等先進的光電子器件具有重要意義。III族氮化物材料是一種新型的半導體材料，具有激子束縛能大、載流子輻射複合時間短、套用波段寬等諸多優點，在微腔套用方面具備許多獨特的優勢。氮化物微諧振腔無論在理論還是在套用方面都有重要研究價值。但由於製作困難，目前其研究尚處於起步階段。本項目將圍繞氮化物微諧振腔的設計、製備以及物理研究開展工作。通過設計諧振腔結構以及克服製作工藝難點，研製出高質量的微諧振腔，並利用獨特的厚度漸變結構以及微區光螢光測試技術對諧振腔的模式分布理論、有源介質與光子模式耦合機制、腔自發輻射與激射模式耦合機理等關鍵科學問題進行研究，進而建立氮化物諧振腔自發輻射理論，實現自發輻射的調控。本項目可為研製新型氮化物微腔光電子器件提供理論和技術支撐。
結題摘要
本項目圍繞氮化物微諧振腔的設計、製備以及物理研究開展工作。通過設計諧振腔結構以及克服製作工藝難點，研製出高質量的微諧振腔，並利用獨特的厚度漸變結構以及微區光螢光測試技術對諧振腔的模式分布理論、有源介質與光子模式耦合機制、腔自發輻射與激射模式耦合機理等關鍵科學問題進行研究，實現自發輻射的調控。 本項目取得了以下成果: 1、開發完善了雷射剝離以及剝離後的拋光技術，利用耦合量子阱方案，大幅度降低了諧振腔內的光損耗。2、通過將諧振腔長度減小到6個波長，獲得了至今為止最低的VCSEL激射閾值，413μJ/cm2. 自發輻射因子達到了0.1。這些結果與短諧振腔引起的自發輻射增強，增益係數增大等因素有直接關係。3、觀察到了諧振腔光子模式和InGaN量子阱中激子之間強耦合作用引起的極化激元，拉比分裂可以達到130meV。4、通過使得一個微腔的諧振腔長度連續變化，觀察到激子極化激元隨著激子-光子能量差（又稱失諧量）的變化。進一步觀察到了InGaN/GaN量子阱的激子極化激元激射。5、在項目執行期間，發表學術論文19篇，培養博士後1名，研究生7 名。
