Люминесцентные свойства микро- и наноструктур на основе оксида цинка

• Автор: Якимов, Евгений Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Содержание

Список условных обозначений.

Введение

Глава 1. Литерату рный обзор.

1.1. Фотолюминесценция

1.1.1. Прямые переходы зона проводимости валентная зона

1.1.2. Экситонная рекомбинация.

1.1.3. Рекомбинационное излучение зона примесь.

1.1.4. Спонтанное и вынужденное излучение

1.1.5. Стимулированное излучение твердых тел.

1.2. Оптические полупроводниковые микрорезонаторы для лазерной

генерации.
1.3. Оксид цинка.
1.3.1. Характерные полосы люминесценции и природа их
появления.
1.3.2. 2п0 наноструктуры.
1.4. Задачи диссертации
Глава 2. Получение образцов и методика эксперимента
2.1. Получение образцов
2.1.1. Синтез микрокристаллитов 2пО
2.1.2. Методика синтеза наностолбиков и наностержней 2пО,
осажденных из газовой фазы
2.1.3. Получение нанокомпозитов опал2пО.
2.1.3.1. Синтез опала
2.1.3.2. Напыление 2п0.
2.1.4. Массивы микроцилиндров 1п полученных методами
микроструктурирования из пленки .
2.1.4.1. Получение пленок
2.1.4.2. Получение массивов цилиндров 7п0
2.1.4.3. Получение пар цилиндров.
2.2. Методика измерений
2.2.1. Люминесценция
Глава 3. Спонтанная и стимулированная люминесценция микрокристаллитов ХпО
3.1. Микрокристаллиты
3.2. Спонтанная и стимулированная ультрафиолетовая
люминесценция 2,пО
3.3. Наностолбики и наностержни
3.4. Основные результаты.
Глава 4. Излучательные свойства оптических микрорезонаторов на основе тонких пленок оксида цинка
4.1. Люминесцентные свойства 2лО микрорезонаторов
цилиндрической формы
4.2. Взаимодействие когерентных оптических связанных мод в близкорасположенных трехмерных микрорезонаторах
цилиндрической формы
4.3. Основные результаты.
Глава 5. Люминесценция квантовых точек ХпО, полученных с помощью синтетического опала.
5.1. Люминесценция квантовыхтечек ХпО, цолученных с помощью
синтетического опала
5.2. Основные результаты
Заключение.
Список используемой литературы


У при 0К), который сейчас широко используется в устройствах, где требуется зеленая, голубая и белая люминесценция. В), более высокой термической и радиационной стойкостью. Помимо этого, технология получения оксида цинка более проста, поэтому оптоэлектронные приборы на основе 2пО будут иметь более низкую цену. О может применяться также и в других приборах, например, для изготовления тонкопленочных полевых транзисторов, которые не требуют защитного покрытия, предотвращающего световую засветку, поскольку сделанные на ХпО транзисторы не чувствительны к видимому свету. Уровень легирования ZnO может достигать значений до 2- сш"3, причем легирование меняет свойства ZnO от изолятора через п-тип до металла, оставляя его оптически прозрачным, что делает его удобным для использования в плоских панелях дисплеев или в солнечных элементах. Исследование оптических свойств, в частности, люминесценции наноструктур на основе оксида цинка в настоящее время представляет огромный интерес в связи с тем, что размерное квантование электронных и фотонных волновых функций может позволить существенно модифицировать и улучшить излучательные свойства этих структур. Целью настоящей работы является исследование люминесцентных свойств низкоразмерных квантовых структур на основе оксида цинка для создания полупроводниковых светоизлучающих структур ультрафиолетового диапазона, а также изучение влияния условий роста, формы и размеров ZnO микро- и нанорезонаторов на пороговые и модовыс характеристики лазерной генерации для создания эффективных лазерных источников света. Разработана технология формирования наноструктур из ZnO методом газофазного синтеза на подложках кремния ориентации {1}, которая может быть использована для изготовления нанолазеров ультрафиолетового диапазона. ZnO микрорезонаторов цилиндрической формы диаметром 1. Продемонстрирована возможность получения ансамбля квантовых точек 2пО в порах опала, что может найти применение для изготовления оптоэлектронных приборов. Личный вклад автора. Автором настоящей работы проведены практически все оптические измерения и часть теоретических расчетов, сформулированы положения, выносимые на защиту. Диссертация представляет собой работу, выполненную в соавторстве с сотрудниками лаборатории Интегральной оптики ИПТМ РАН (оптические измерения и получения пленок 1пО), лаборатории Роста Кристаллов ИФТТ РАН (изготовление синтетических опалов), исследовательской лабораторией из университета им. П. и М. Кюри, Париж, Франция (оптические измерения при больших мощностях накачки). Экспериментально продемонстрированная возможность управления спектром и интенсивностью фотолюминесценции нанокристаллов оксида цинка путем их отжига в атмосфере за счет изменения содержания кислорода и концентрации оптически активных дефектов. Оптимизация формы и размеров нанокристаллов оксида цинка для минимальных порогов стимулированной люминесценции в ультрафиолетовой области спектра. Возможность получения узких пиков свечения в экситонной области спектра оксида цинка, обусловленных одномодовой лазерной генерацией пар из двух близко расположенных трехмерных ZnO микрорезонаторов цилиндрической формы диаметром 1. Формирование пространственно упорядоченного ансамбля квантовых точек на втором слое нанокомпозитов опал-ZnO путем напыления оксида цинка на поверхность синтетического опала. Публикации и апробация работы. XX Российская конференция по электронной микроскопии, , Черноголовка, А. Н.Грузинцев, Е. Е.Якимов, М. А.Князев, В. Т.Волков “Исследование микронных и субмикронных микрорезонаторов ZnO методами растровой электронной микроскопии и оптики”. Opto-Treland, , Dublin, G. A.Emelchenko, A. N.Gruzintsev, W. M.Masalov, E. N.Samarov, A. V.Bazhenov, E. E.Yakimov. Opal-ZnO nanocomposites, structure and emission properties”. XIV Российский симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел, , Черноголовка. А.Н. Грузинцев, В. Т.Волков, М. А.Князев, Е. Е.Якимов “Взаимодействие когерентных оптических связанных мод в близкорасположенных трехмерных ZnO микрорезонаторах цилиндрической формы”.