具有周期发光的II-VI族半导体超晶格纳米线的制备与光学性质

超晶格纳米线是成份或晶体结构沿纳米线轴向周期调制的一维纳米结构，其不仅具有传统纳米线的特征，还因其拥有随尺寸、界面、组成成份等调制而可能出现的新特征，如级联微腔、类一维光子晶体等。本申请拟采用微区调控的化学气相沉积法，制备成份在一维方向上具有周期调制的II-VI族半导体超晶格纳米线结构。这种超晶格纳米线受光激发后能够产生周期性的发光。对超晶格纳米线的微结构进行表征。采用近场光学、共聚焦微区Raman光谱、时间分辨光谱等手段系统的研究超晶格纳米线的各种光学响应。研究单根超晶格纳米线的光学性质随超晶格纳米线的界面和成份的变化，讨论发光包括受激发射在内的非线性光学响应、光电响应等方面的基础问题。以上研究的开展可望产生大幅度降低纳米线半导体激光器阈值的新材料和新技术，并为半导体微腔学的研究提供实验模型。

超晶格纳米线是成份或晶体结构沿纳米线轴向周期调制的一维纳米结构，其不仅具有传统纳米线的特征，还因其拥有随尺寸、界面、组成成份等调制而可能出现的新特征，如级联微腔、类一维光子晶体等。本课题采用微区调控的化学气相沉积技术制备了几种II-VI半导体基的超晶格微纳米线以及其单组分材料的掺杂微纳米结构。对样品的微结构进行了表征并了其生长机制。采用近场光学、共聚焦微区Raman光谱、时间分辨光谱等手段系统的研究所制备维纳结构的各种光学响应。系统的研究了半导体超晶格线随界面、成份和尺寸调制的光学性质；分别深入研究了ZnO、CdSe、CdS等II-VI族半导体微纳米结构及其掺杂结构发光特性。所取得的主要成果如下：1.采用低成本的微区化学气相沉积技术合成了具有微腔结构的CdS1-xSex/ Sn: CdS1-xSex，CdS/CdS:SnS2，ZnO:ZnFe2O4超晶格微米线，发现了所合成的超晶格微/纳结构具有类一维光子晶体的光学特性，如对光的选择性传输、对激子/光子的限制作用等。2.合成了具有多种截面的ZnO微米线结构，发现了其多种不同回音壁模式的发光特征；3.采用Sn催化的方法合成了多种CdSe微/纳结构，发现光波导对结构的选择性特点；4.合成了Mn掺杂CdS的多种截面的纳米线结构，发现了掺杂量对样品形貌的调控作用；5.合成了多种高效率发光的零维半导体结构，包括Mn:ZnSe/ZnS核壳和Mn:ZnSeS壳合金掺杂量子点，发现了其改性后的高效发光特征。总体来看，本项目取得了较好的成果，发表了标注基金号的SCI论文5篇，ISTP论文1篇。另外，发表与本项目直接相关高水平SCI科研论文2篇，国际会议论文1篇，受邀专章1个，协助培养研究生1名。本项目的研究成果可望为新型复杂半导体微纳米结构生长技术和机制的掌握提供示研究范例，有助于进一步了解半导体和光子/激子相互作用的内涵，并为II-VI族半导体微纳米结构的器件化提供实验模型和理论基础。