氧化锌/石墨烯类场效应晶体管的构建及其激光模式调控

论文摘要

氧化锌微米棒具有天然的完美六边形截面结构,有利于形成回音壁（Whispering gallery mode-WGM）激光,尤其是在短波长半导体激光器件方面有着广阔的前景。然而目前的氧化锌半导体激光器大多数为固定波长半导体激光器,限制了其在军事、医用以及光电子集成电路等方面的应用。虽然在关于氧化锌激光模式的调控方面已有不少报道,但这些方法仍多为静态调节其谐振腔尺寸从而达到调谐激光模式的效果。如何实现动态调谐激光波长构建可调谐氧化锌半导体激光器,成为了一项重要且有意义的研究课题。近年来,电光效应基于电场作用下材料折射率会发生改变的原理引起了国内外研究者的关注。氧化锌微米棒作为光各向同性的单晶材料,具有显著的非线性电光效应,这为施加电场调控材料折射率,进而动态调控激光模式提供了物理基础。而前期研究发现了石墨烯引起的氧化锌光增强以及光场局限的特性更有利于非线性光学效应的产生。为此我们设计并构建了石墨烯、氧化锌复合结构的类场效应晶体管。通过外加电场改变氧化锌折射率从而动态调控WGM微腔激光模式。本论文的主要研究内容如下:1、利用化学气相传输法制备了氧化锌微米棒,利用SEM、Raman散射光谱等手段表征了氧化锌微米棒和石墨烯的形貌和结构;同时利用微区光谱系统表征了氧化锌微米棒结构和石墨烯的光学特性。2、由于石墨烯带隙、表面等离子体以及电学特性与外加电场有着紧密的联系,通过利用场效应晶体管研究石墨烯在外电场作用下的电学特性,随后利用氧等离子体刻蚀技术轰击石墨烯表面对其改性,并从电学和拉曼光谱两方面进行研究分析;同时构建了石墨烯/氧化锌复合结构的类场效应晶体管,并分析了石墨烯在复合结构中承担的角色。3、在系统研究了石墨烯/氧化锌复合结构类场效应晶体管的基础上,采集了氧化锌在不同电场作用下的WGM激光光谱。研究发现氧化锌WGM激光波长随着背栅压的改变而移动,并补充研究了氧化锌的WGM微腔的电光效应对激光模式的调控,即在电场的作用下,氧化锌的折射率随之发生改变,从而导致其激光波长的移动。这一结果为动态调谐氧化锌激光波长提供了重要的参考。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵杰

导师: 徐春祥

关键词: 氧化锌微米棒,石墨烯,克尔电光效应,动态模式调控

来源: 东南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,无线电电子学

单位: 东南大学

分类号: TN386;TN24

DOI: 10.27014/d.cnki.gdnau.2019.000755

总页数: 73

文件大小: 3009K

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