摘要:随着纳米科技的兴起,纳米激光的研究成为了又一个新的重要课题。ZnO纳米微晶有两种结构可以产生随机激光,一是六角柱形蜂窝状微晶结构,二是颗粒粉末状结构,产生的近紫外激光波长是387.5 nm,光泵浦阈值是50 kW/cm2。采用气相输运的催化外延晶体生长过程来制备ZnO纳米线阵列构成的光致纳米激光器,激光波长383 nm,线宽仅为0.3 nnl,光泵浦阈值是40 kW/cm2。
目前,激光的发展方向从能量上看主要是两个,一是研制超大能量的激光,二是研制超短脉冲宽度的激光。从体积上看,有大型的激光器,同时研究微型激光器,纳米激光发射是几年前才兴起的前沿研究课题。从激光波长来看,主要是向短波长方向发展,如研制蓝紫光激光器。
半导体激光器是固体激光器中重要的一类。这类激光器的特点是体积小、效率高、运行简单、便宜。大部分半导体激光器具有双异质结结构,该结构可减小阈值电流密度,可在室温下连续工作,双异质结激光器的p-n结是用带隙和折射率不同的两种材料,在适当的基片上外延生长形成的。不同种类的材料所形成的结(异质结),由于晶格常数不同而易于产生晶格缺陷,结面的晶格缺陷作为注入载流子的非发光中心而使发光效率下降,器件寿命缩短。因此,作为双异质结激光器材料,要求采用晶格常数大致相同的两种材料组合。例如,在室温下GaAs和AlAs的晶格常数分别为O.565和O.566 nm,两者仅差0.17%。目前,制作半导体激光器的材料很多,有的产生短波也有的产生长波,它的激发方式可以是电注入式,也有电子束激励及光激励等方式。
从原则上讲,凡是可以用来制作异质结的材料都有可能成为半导体激光器的材料,其中研究最多的有:用于可见光波段及光通信的O.8pm波段的GaAlAs-GaAs系列材料和用于光通信波段的四元化合物InGaAsP-InP,此外还有2~10pm波段的In-GaAsSb-A1GaAsSb和I nAsPSb-I nAsPSb及I V-V I族的化合物PbSnTe-PbSeTe,用于可见光波段的II-VI族半导体CdSSe-CdS等。
随着纳米科技的兴起,纳米激光材料的研究成为了又一个新的重要课题。纳米激光器在诸多领域,包括电子通讯、信息存储、高结合化学/生物学传感器、近场光学平版印刷、多种显微镜扫描探针,甚至可能在空前的分辨率下完成激光外科手术等方面都有很强的应用价值。
锌氧化物半导体材料ZnO一方面具有较宽的禁带(3.37 eV)和较大的激子束缚能(60 meV),是一种优良的室温紫外发光材料,另一方面在纳米结构及制备方法上呈现出多样性和易控性,被认为是一种很有希望用于构造“新型短波长纳米激光器”的半导体激光材料。