基于CdS納米線的混合表面等離子體納米激光器的研究.pdf

1、傳統(tǒng)半導體激光器由于采用光學系統(tǒng)反饋而存在衍射極限，要求激光器的腔長至少是其發(fā)射波長的一半，因此難以實現(xiàn)微小化。而基于表面等離子體激元的納米激光器可以實現(xiàn)深亞波長乃至納米尺度的激光發(fā)射，同時現(xiàn)代微納加工技術的日趨成熟，也為納米量級激光器的研制提供了技術條件。
　　近年來半導體納米激光器由于尺寸小的特點，使其能夠利用在集成光路的應用方面，設想如果將大量的納米激光器逐級連接，其匯聚在一起的能量是相當可觀的，因此在相干光源的傳感器、信號

2、處理等方面有著巨大的潛力。
　　CdS的禁帶寬度Eg為2.42eV，屬于Ⅱ-Ⅵ半導體化合物，具有優(yōu)異的光電轉換性能和發(fā)光性能現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛地應用在各種光電子器件之中。因此，本課題選擇以硫化鎘（CdS）納米線、二氧化硅（SiO2）和銀（Ag）膜組成的復合結構為研究對象，通過三維數(shù)值模擬和光學測量的手段來研究該系統(tǒng)的激光特性。
　　本文具體介紹了以下內(nèi)容：
　　(1)首先對半導體納米材料的發(fā)展歷史、納米技術與激光器技術相結

3、合的應用進行了相關的描述，并介紹了該課題的研究背景與意義。
　　(2)通過溶劑熱法合成CdS納米線，通過控制生長溫度，反應時間以及表面修飾劑等相關參數(shù)，合成四組CdS納米線產(chǎn)物。利用掃描電子顯微鏡等手段表征制備的納米線，得到溶劑熱法制備納米線的一般規(guī)律。并利用電子束蒸鍍（E-beam）的方法，制備一定厚度的SiO2薄膜和金屬Ag薄膜。
　　(3)研究了基于CdS納米線、SiO2薄膜和Ag膜組成復合結構的激光特性，通過合理的實

4、驗手段，測量了大半徑尺寸CdS納米線的激光特性。根據(jù)測量光譜，觀測到當CdS納米線表面粗糙時可以在納米線半徑很大時得到混合型等離子體模式，改變了以往混合型等離子體激光器所需要的CdS納米線的尺寸必須小于70nm的限制，并得到了良好的閾值特性。
　　(4)利用厚度為10nm的低折射率SiO2薄膜將CdS納米線與金屬Ag膜分開，首次得到基于大半徑尺寸CdS納米線的雙光子泵浦納米激光器，該激光器的閾值為2.18W/cm2單光子激發(fā)的納米