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《單納米結(jié)構(gòu)帶隙調(diào)控及其納米光子學(xué)器件研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、學(xué)校代號(hào)：10532學(xué)密號(hào)：B0907S0002級(jí)：不保密湖南大學(xué)博士學(xué)位論文單納米結(jié)構(gòu)帶隙調(diào)控及其納米光子學(xué)器件研究迨窒握童旦翅；2Q!三生12旦詮窒筌避旦翅；2Q!壘生Q3旦2Z旦筌避委員會(huì)圭廑；王玲驗(yàn)塾援Single-NanostructureBandgapModulationandNanophotonicDevicesbyXUJinyouB．E．(HunanUniversity)2008Adissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftherequirement
2、sforthedegreeofDoctorofEngineeringlnMaterialsScience&EngineeringintheGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorProfessorPANAnlianMarch，2014湖南大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中
3、以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：砌磊度』日期：o口f鏟年；月名日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于1．保密口，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。2．不保密曰。(請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打”√”)作者簽名：導(dǎo)師簽名：請(qǐng)級(jí)洚蚺日期：
4、汕L中年弓月≥g日日期：j叫年多月紡日博士學(xué)位論文摘要納米結(jié)構(gòu)的獨(dú)特物化性質(zhì)不僅有利于半導(dǎo)體器件的小型化和集成化，而且在新型納米光電子器件研發(fā)領(lǐng)域有著重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。帶隙是半導(dǎo)體光電子器件中最重要的本征參數(shù)之一，原則上決定了半導(dǎo)體光電器件的光譜響應(yīng)特征。然而眾所周知，所有天然半導(dǎo)體可供利用的帶隙值組成的是一個(gè)十分有限的離散集。為了克服天然半導(dǎo)體帶隙的這種局限性，人們利用合金化和量子尺寸效應(yīng)等多種手段開(kāi)展了半導(dǎo)體帶隙調(diào)控工作，極大地豐富了半導(dǎo)體可供利用的帶隙值，甚至成功地在單個(gè)襯底上集成了一系列遞變的帶隙。鑒
5、于單個(gè)納米結(jié)構(gòu)中的帶隙調(diào)控能夠在納米尺度空間集成豐富的帶隙值，有望為納米光電器件研發(fā)提供全新的材料平臺(tái)，單納米結(jié)構(gòu)帶隙調(diào)控在納米科技日新月異的發(fā)展過(guò)程中日益重要。有鑒于此，本論文精心設(shè)計(jì)和改進(jìn)了傳統(tǒng)熱蒸發(fā)納米材料生長(zhǎng)技術(shù)并在此基礎(chǔ)上生長(zhǎng)了多種特殊半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)。最終成功地在單個(gè)納米結(jié)構(gòu)中通過(guò)合金組分調(diào)控實(shí)現(xiàn)了單納米結(jié)構(gòu)帶隙調(diào)控。更加重要的是，利用這些特殊的納米結(jié)構(gòu)，我們?cè)O(shè)計(jì)和研究了幾種重要的新型納米光子學(xué)概念器件并測(cè)試評(píng)估了它們的性能表現(xiàn)。主要代表性研究成果歸納如下：(1)率先將磁力助推系統(tǒng)整合到了傳統(tǒng)的熱蒸發(fā)
6、納米材料生長(zhǎng)系統(tǒng)中，成功地在高溫生長(zhǎng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了固態(tài)反應(yīng)源材料置換或收集襯底位移。在此基礎(chǔ)上，生長(zhǎng)了沿納米線軸向具有全組分梯度CdS，Sel吖O=0～1)和Zn，,Cdl_,SySel．yO，y=O～1)合金納米線，實(shí)現(xiàn)了沿單根納米線軸向的梯度帶隙調(diào)控。它們均可用作集成了豐富波長(zhǎng)的高品質(zhì)納米光源。尤其是ZnxCdl-xS，Sel．y納米線，其發(fā)光波長(zhǎng)幾乎覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光譜區(qū)且尺寸小于人眼的分辨極限，可直接用作高品質(zhì)納米白光光源。(2)我們從理論上預(yù)測(cè)了組分梯度型半導(dǎo)體納米線中的非對(duì)稱光波導(dǎo)現(xiàn)象，并以組分梯度CdS
7、xSel．工納米線為基礎(chǔ)，首次在半導(dǎo)體納米線中闡明了具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、工作波長(zhǎng)可調(diào)、工作閥值低，納米尺寸和方便集成等優(yōu)秀特征的非對(duì)稱光傳播。研究表明，光在組分遞變型半導(dǎo)體納米線中的傳輸損耗與傳輸方向密切相關(guān)。沿帶隙增加方向傳輸時(shí)的損耗來(lái)自結(jié)構(gòu)無(wú)序誘導(dǎo)的帶尾態(tài)吸收和非理想表面泄漏。相反，沿帶隙減小方向傳輸時(shí)除上述損耗外，總傳輸損耗由于每個(gè)吸收．發(fā)射過(guò)程中伴隨的大量無(wú)輻射躍遷而急劇增加。正是這種傳輸方向依賴的巨大損耗差異提供了半導(dǎo)體納米線非對(duì)稱光傳輸?shù)幕驹怼?3)系統(tǒng)研究了組分遞變型CdSxSel．x半導(dǎo)
8、體納米線中的光波導(dǎo)行為，首次發(fā)現(xiàn)了沿這種納米線的帶隙減小方向的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光波導(dǎo)過(guò)程。研究表明，當(dāng)聚集激光束在窄帶隙端激發(fā)納米線時(shí)，納米線對(duì)于激發(fā)出來(lái)的光是一種無(wú)源波導(dǎo)介質(zhì)，光在其中通過(guò)全反射沿納米線帶隙增加方向往前傳播，整個(gè)傳播過(guò)程中保持傳輸光II單納米結(jié)構(gòu)帶隙調(diào)控及其納米光子學(xué)器件研究光子頻率不變。相反，當(dāng)在寬帶隙端激發(fā)納米線時(shí)，納米線對(duì)于激發(fā)出來(lái)的光是一種有源波導(dǎo)介質(zhì)，激發(fā)出來(lái)的光在
