单根半导体纳米线中激光波长可控变化研究

【摘要】由于具有较高的折射率、独特的光学和电学特性、大的长径比以及极低的表面粗糙度,化学合成的半导体纳米线可作为纳米光子学回路的基本元件。半导体纳米线也是一种优异的纳米激光器材料,因为它能同时作为增益介质、波导和谐振腔。这种纳米级的相干光源有望成为未来的集成光电器件中不可或缺的一部分。为了使纳米线激光器在实用化上更进一步,对其波长和模式进行控制就显得尤为重要。本论文基于一种特殊的带隙渐变的半导体纳米线,实现了出射波长和模式的宽范围控制。本论文第一章综述了半导体纳米线的研究背景,并着重介绍了半导体纳米线激光器的研究进展和对其波长进行调控所取得的研究成果。本论文第二章首先介绍了渐变带隙硫硒化镉纳米线的制备,然后介绍了半导体纳米线激光器波长和模式可控变化方法。通过移动源-VLS法,我们生长出光学质量良好、带隙过渡较大的硫硒化镉纳米线。根据局域微区荧光光谱,我们在单根渐变带隙硫硒化镉纳米线中实现了宽范围的波长控制。通过正向截断纳米线(从硒化镉端到硫化镉端),激射波长变化范围可达到119nm。此外,通过反向截断过程(从硫化镉端到硒化镉端),我们可以控制纳米线激光器的自由光谱范围和模式。有趣的是,通过不断截短纳米线,我们可以获得单模激光输出。最后,我们仔细研究了这种特殊纳米线的增益特性。本论文第三章简单介绍了引入可控散射点来控制渐变带隙纳米线的出射波长。用一根纳米带与目标纳米线相交,交点即为散射点。纳米线宽带隙部分的出射波长由散射点附近的增益介质的带隙决定。本论文第四章对工作进行了总结和展望。
【作者】王德龙；
【导师】杨青；郭冰；
【作者基本信息】浙江大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】硫硒化镉；渐变带隙；半导体纳米线；激光器；波长控制；模式选择；

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