多孔硅激光

我们用波长为1064nm的纳秒脉冲激光在硅表面打出小孔结构,然后再做高温退火处理形成了硅的纳米氧化低维结构.在514nm激光泵浦下,发现该结构在700nm和750nm处有很强的受激辐射发光(PL).实验中发现:该PL发光有明显的阈值表现和激光增强效应,证明该PL发光确实是光致受激发射.计算給出氧化界面态模型来解释该光致受激发光机理,其中Si=O和Si-O-S的键合可以产生氧化陷阱态,关键在于该氧化陷阱态与价带顶空穴态之间能够形成粒子数反转.为硅基上激光器件的光电子集成研发开辟了新的途经.     

脉冲激光作用硅锗合金形成多种捕获界面态

用脉冲激光辐照和退火氧化处理在硅锗合金衬底上形成了具有不同界面态分布的氧化低维结构.在这些结构中都有在几个纳米的氧化层中约束了大量的硅和锗的纳米团簇结构,分析这些低维结构所产生的光致荧光(PL)光谱发现,由于氧化条件的不同所生成的这些结构对应的PL光谱无论是强度,还是频率都发生了显著的变化.用量子受限-硅锗与氧化物界面态综合模型解释了样品PL发光的变化.     

脉冲激光作用于硅的受激发光特性

用脉冲激光作用在硅基上产生表面等离子体波,在氧气和空气氛围中加工生成硅氧化量子点结构,有很强的光致荧光(PL)发光,发光效率可达20%;经高温快速退火处理后,在700 nm波长邻域观察到受激发光峰,检测到明显的光学增益和阈值行为,其受激发光峰最窄的半高宽可达0.5 nm。通过第一性原理模拟计算,发现硅氧化量子点结构表面钝化成键的类型与密度是形成受激发光的关键,并由此提出相应的物理模型。     

激光作用于单晶硅样品后的强荧光效应

将功率为75W、波长为1064nm的YAG激光束照射在单晶硅样品上,形成的孔状结构有很特殊的表面形貌.特别是在孔内的侧壁上,有很特殊的网孔形结构,这里有很强的受激荧光发光效应,光致荧光谱峰在710nm处.本文中介绍了单纯激光加工生成多孔硅和纳晶硅样品的方法,观察和分析了样品中的低维纳米结构、氧化分布及其发光特性,特别注意到样品孔洞中的侧壁上的网孔形结构的强荧光效应.我们用量子受限效应结合硅晶与氧化硅界面态复合的综合模型来解释其光致发光的增强机理.     

激光辅助刻蚀硅锗合金样品生成低维片状结构的PL发光

我们用激光辐照辅助电化学刻蚀法在硅锗合金上形成了多种氧化低维纳米结构,特别是硅锗合金薄膜裂解后生成条形片状结构,其条形片表面有纳米颗粒分布。发现这些纳米颗粒经空气氧化后在波长为760nm和866nm处有较强的光致荧光(PL)峰,高温退火后其PL峰(643nm和678nm)有明显的蓝移。实验结果支持量子受限(QC)发光模型。该项工作为制备硅和锗的强发光材料提供了新的方法。     

激光作用生成的纳晶硅与氧化硅界面态发光模型

我们结合量子受限效应,提出纳硅晶与氧化硅界面态发光模型来解释激光作用生成的纳米网孔壁结构的强荧光效应.将功率为50W、波长为1 064nm的YAG激光束(束斑直径0.05mm)照射在硅样品表面打出小孔,在孔内的侧壁上,有很特殊的网孔形结构,其中的网孔壁厚为纳米尺度,这里有很强的受激荧光发光效应,发光峰中心约在700nm处.我们将激光与硅样品的作用隔离于无氧化的环境里,分别比较了将硅样品浸入酒精、氢氟酸和水中的激光加工结果,其发光情况证实了该发光模型的真实性.优化激光加工的条件,我们获得了较强发光的样品.     

退火对硅锗薄膜上低维结构的PL光谱的影响

采用激光辐照的方法在硅锗薄膜样品表面生成微米级小孔,用高精度扫描电镜观察孔内结构,发现片状的纳米结构. 用荧光光谱仪测其光致荧光谱,在705 nm处出现较强的光致荧光谱（PL）. 对片状结构在800 ℃下进行退火20 min后,其PL光谱明显蓝移至575 nm. 退火40 min后,在725 nm处有较宽的PL光谱,同时,在606 nm处有一尖锐的PL光谱. 利用量子受限和纳晶与氧化物的界面态综合模型解释PL光谱的产生.     

激光辐照单晶硅样品的研究

将功率为30W、波长为1064nm的YAG激光束(束斑直径0.045mm)照射在硅样品表面打出小孔,在孔内的侧壁上有很特殊的网孔状结构,其中的网孔壁厚为纳米尺度,解释孔侧壁网孔状结构的机理.孔侧壁上的网孔状结构有很强的受激荧光发光效应,发光峰中心约在700nm处.当样品在加工和检查过程中保持脱氧状态时,其样品几乎没有发光,证实了氧在PL发光增强上起着重要作用.我们用量子受限及其纳晶与氧化硅界面态复合的综合模型来解释其光致发光的增强机理     

激光作用生成的网孔硅结构

作者结合量子受限效应,提出纳硅晶与氧化硅界面态发光模型来解释激光作用生成的纳米网孔壁结构的强荧光效应。将功率为50W、波长为1064nm的YAG激光束(束斑直径0.05mm)照射在硅样品表面打出小孔,在孔内的侧壁上,有很特殊的网孔形结构,其中的网孔壁厚为纳米尺度,这里有很强的受激荧光发光效应,发光峰中心约在700nm处。我们将激光与硅样品的作用隔离于无氧化的环境里,分别比较了将硅样品浸入酒精、氢氟酸和水中的激光加工结果,其发光情况证实了该发光模型的真实性。优化激光加工的条件,我们获得了较强发光的样品。     

纳秒激光加工生成硅量子点的发光性质研究

该文报道氧气、氮气或空气等不同氛围中用纳秒脉冲激光在硅基上加工生成量子点结构,发现这些样品在700 nm波长附近均有增强的光致发光(Photoluminescence,PL),且各样品的PL峰很相似;经适当退火处理后,在某些样品上观察到随机受激发光.通过第一性原理计算,发现各种量子点结构表面的成键类型与密度是形成PL发光增强的关键,并由此提出相应的物理模型.     

硅基上低维结构的受激发光

用514nm 激光抽运纳晶硅样品时,我们观测到表面上氧化结构在692nm 和 694nm处的尖锐受激发光,其明显的阈值行为证明了它的受激辐射特性.纳晶硅氧化结构通过激光辐照和退火处理来形成.解释这种受激辐射的模型已提出,其中纳晶硅与氧化硅之间的陷阱态起着重要的作用.     

氧化纳晶硅的光致荧光

观测到纳晶硅表面上氧化结构在692nm和694nm处的尖锐受激发光。这种辐射是514nm激光泵浦发生的。受激发光峰的半高宽为0．5nm（洛伦兹形分布）。这种特殊的纳晶硅氧化结构是通过激光辐照和退火处理后形成的,只有控制好退火的时间,才能出现强烈的受激发光。解释这种受激辐射的模型已提出,其中多孔纳晶硅与氧化硅界面的陷阱态起着重要的作用。     

YAG激光辐照下单晶硅表面结构变化的研究

将功率为实20~30W、波长为1064nm的YAG激光束照射在硅样品表面打出小孔,在孔内的侧壁上有特殊的网孔状结构。从分析激光与硅材料相互作用的原理来解释孔内侧壁上网孔状结构形成的原理。通过优化激光加工的条件,使我们获得了稳定的低维量子结构的和较强发光的样品。     

980nmLD激发下YAG：Yb^3＋,Ho^3＋纳米晶粉体的上转换发光

以稀土氧化物、硝酸铝为原料,采用溶胶-凝胶法合成了钇铝石榴石（Y3Al5O12,YAG）纳米晶粉体。采用X射线衍射（XRD）确定了1200℃煅烧后的晶体粉为纯YAG结构,无杂质相,晶体尺寸约为90 nm;该粉体在波长为980 nm的半导体激光器激发下发射出中心波长为547 mm的绿色上转换荧光,对应于Ho离子的^5F4→^5I8的跃迁。发光强度和激发功率关系的研究揭示其为双光子过程,能量传递和激发态吸收是上转换发光的主要机制。     

含C_(60)高分子材料的制备和新颖的光学性能的研究(英文)

合适分子设计的C60 聚合物 ,具有优越于C60 本身的加工性能和新颖的光学性能 ,引起了人们的很大兴趣 ,很多C60 功能高分子已被合成出来。在这篇论文中 ,我们使用有机金属催化剂制备了C60含量分别为 4.6wt%和 9.5wt%的高分子共聚物。使用傅立叶红外光谱、核磁共振光谱、凝胶渗透色谱和电子吸收光谱分别表征了聚合物的分子结构。共聚物对 532nm波长激光呈现出较好的光限幅性能 ,这种C60 聚合物具有新颖的蓝光发光效应 ,发光效率随聚合物中C60 含量的增加而增强 ,分析了聚合物的发光机制。     

镶嵌纳米碳粒氧化硅膜的电致发光研究

采用复合靶磁控共溅射法制备了含纳米碳粒的氧化硅薄膜．测量显示，随着正向偏压的增加，来自Au／含纳米碳粒氧化硅膜／p-Si结构的电致发光峰位于650nm处几乎不移动．     

A continuous-wave Raman silicon laser

Achieving optical gain and/or lasing in silicon has been one of the most challenging goals in silicon-based photonics because bulk silicon is an indirect bandgap semiconductor and therefore has a very low light emission efficiency. Recently, stimulated Raman scattering has been used to demonstrate light amplification and lasing in silicon. However, because of the nonlinear optical loss associated with two-photon absorption (TPA)-induced free carrier absorption (FCA), until now lasing has been limited to pulsed operation. Here we demonstrate a continuous-wave silicon Raman laser. Specifically, we show that TPA-induced FCA in silicon can be significantly reduced by introducing a reverse-biased p-i-n diode embedded in a silicon waveguide. The laser cavity is formed by coating the facets of the silicon waveguide with multilayer dielectric films. We have demonstrated stable single mode laser output with side-mode suppression of over 55 dB and linewidth of less than 80 MHz. The lasing threshold depends on the p-i-n reverse bias voltage and the laser wavelength can be tuned by adjusting the wavelength of the pump laser. The demonstration of a continuous-wave silicon laser represents a significant milestone for silicon-based optoelectronic devices.