《ZnO基電注入激子-微腔雷射器研究》是依託中山大學，由朱海擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：ZnO基電注入激子-微腔雷射器研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：朱海
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
激子極化激元是半導體中激子和微腔中的光子耦合以後形成的一種混合態準粒子，表現為即具有光子特性又具有激子特性的雜化態，是一種典型的玻色子。與傳統的雷射器相比，基於微腔激子極化激元的雷射將具有極低的受激發射閾值，其內在的物理機制是：在外界泵浦下微腔中的高密度激子極化激元將會自發的發生玻色-愛因斯坦凝聚，導致激子極化激元將具有相同的量子態，當耦合輸出時就形成了通常意義上的高亮度、高相干性雷射。. 與GaAs、GaN材料相比，ZnO具有較大的激子束縛能（60 meV）和振子強度，更有利於實現室溫下激子激元雷射。本項目擬利用ZnO/MgZnO量子阱作為有源區，採用p型AlGaN分散式布拉格反射鏡（DBR）與n型MgZnO DBR分別為ZnO有源區注入空穴和電子載流子，實現光學模式與ZnO量子阱中的激子產生高效的激子-光子強耦合，有望在室溫下實現極低閾值電注入激子極化激元雷射。
結題摘要
半導體微腔雷射器中的激子-光子強耦合產生的自發相干一直是半導體光電子學的前沿研究熱點，有望在超低閾值雷射、量子計算機邏輯運算等領域獲得廣泛的套用。激子極化激元（exciton-polariton）是一種典型的準粒子，該準粒子具有光子和激子的雙重特性，也是一種典型的玻色子。本項目主要研究內容有：利用MBE生長了背景電子濃度1014 cm-3本徵ZnO,完成了不同組分的MgxZn1-xO/MgyZn1-yO量子阱製備，利用低溫PL光譜研究不同阱寬的量子化子能級發光特性。利用快取層技術降低GaN/ZnO晶格失配，避免了多層量子阱質量的劣化。利用ZnO微米線自形成的六邊形光學微腔結構實現高效的光場限制作用。在該微腔結構中獲得了低閾值的5光子吸收的上轉換回音壁模式雷射輸出，分析了微腔中的回音壁模式對激發光的光學模場的限制。自主搭建了角分辨光譜儀系統，研究了強耦合條件下ZnO微米線微腔、垂直微腔器件中的exciton受激發射空間模式分布，以及雷射發射模式特性、近場分布，分析微腔雷射的閾值同光學諧振腔、工作溫度的關係，成功實現室溫條件下ZnO中的exciton-polariton的波色愛因斯坦凝聚(BEC)效應。圓滿完成預定目標。在GaN/ZnO異質結構中實現單根微米線光學微腔電注入的激子-光子的高效耦合型，並獲得高效的激子型紫外光輸出。完成預定目標。項目共發表SCI學術論文10篇，其中一區論文6篇。申請專利2項。
