《ZnO量子阱微腔激子極化激元雷射器件的製備及特性研究》是依託華南師範大學，由宿世臣擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：ZnO量子阱微腔激子極化激元雷射器件的製備及特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：宿世臣
- 依託單位：華南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
激子極化激元是半導體及其微腔結構中激子和光子相互作用形成的準粒子，它具有半光-半物質特性，是典型的玻色子。與傳統的雷射器相比，激子極化激元的微腔雷射器具有極低的受激發射閾值。ZnO寬頻半導體材料具有較大的激子束縛能和振子強度，更有利於在室溫下實現激子極化激元雷射。本項目擬利用氮化物介質膜的分散式布拉格反射鏡（DBR）-ZnO/ZnMgO量子阱(QW)-介質膜DBR的三明治結構來構成微腔器件。通過時域有限差分法（FDTD）模擬並最佳化微腔結構。實現光學模式與ZnO量子阱中的激子產生高效的激子-光子耦合，進而有望在該結構中觀察到基於玻色-愛因斯坦凝聚機理的極低閾值激子極化激元雷射。根據理論模擬的結構參數，製備極化激元器件;研究量子阱微腔中的極化激元模式及能譜特徵;激子極化激元的能級反交叉行為和器件結構對極化激元中拉比劈裂的影響;通過進一步最佳化器件結構，實現在室溫下的ZnO量子阱激子極化激元雷射。
結題摘要
基於激子極化激元的微腔雷射器與傳統的雷射器相比將具有極低的受激發射閾值。原因是在高的外界泵浦條件下微腔結構中的高密度激子極化激元將會發生波色-愛因斯坦凝聚 ，在這一過程中激子極化激元將具有相同的量子態，當激子極化激元耦合輸出時就形成了通常意義上的高亮度、高相干性雷射。ZnO材料具有較大的激子束縛能和振子強度，更有利於在室溫下實現激子極化激元雷射。本項目擬通過在氮化物-介質膜的分散式布拉格反射鏡（DBR）的三明治結構中加入ZnO/ZnMgO量子阱來構成微腔器件。由於量子阱的量子限域效應，利用其低維結構對激子波函式的空間壓縮，可以提高激子躍遷強度，增加激子發射的熱穩定性，能夠進一步提高器件的性能,實現超低閾值的雷射發射。通過本項目的實施，製備了高質量的ZnO薄膜，ZnO/ZnMgO量子阱，非對稱雙量子阱，分別在這三個結構中實現了光泵浦受激發射，首次在非對稱雙量子阱中觀察到了目前報導的最低閾值的受激發射6KW/cm2;設計了激子激化激元器件的器件結構，最佳化相關的參數，並證明該結構的合理性;對ZnO薄膜的基本性質進行深入的研究，研究ZnO綠光缺陷的來源，無精細結構的綠光為與Zn空位相關的缺陷。這一研究工作的開展，拓展了ZnO基量子阱的範疇,為製備高效的發光器件和雷射器件提供新依據。
