基于生长密度调控的两类氧化锌纳米线量子阱的PLD制备与光学性质研究

纳米线异质结是纳米光电子器件的重要构筑单元，也是研究低维系统量子效应的理想模型。本项目利用高压（~100mbar）脉冲激光沉积（PLD）技术，在氧化锌衬底缓冲层上，通过引入纳米线和薄膜的竞争生长机制，并辅以其他生长参数优化，制备生长密度和形貌可控的氧化锌纳米线阵列；进而分别以高、低密度纳米线阵列为模板，利用低压（~0.00001mbar）PLD外延技术，生长轴向和径向ZnO/ZnMgO基纳米线量子阱，并建立纳米线密度及PLD参数与其异质结构生长的关系。通过PL/CL光谱等实验手段系统研究两类纳米线量子阱的光学性质，深入探索不同纳米线量子阱中载流子限域特征。旨在获得两类结构均匀的氧化锌纳米线量子阱生长及性能调控的新方法，并揭示纳米线量子阱结构与其载流子限域特征之间的关联。这项研究不仅在学术上具有重要意义，还可为构筑基于氧化锌纳米线的光电子器件提供材料基础。

纳米线异质结是纳米光电子器件的重要构筑单元，也是研究低维系统量子效应的理想模型。在本项目资助下，利用自主设计、搭建的高压-低压激光脉冲沉积（PLD）生长系统，研究了压强、催化剂、掺杂等对氧化锌纳米线阵列生长的影响。通过预先在衬底上生长一层氧化锌薄膜缓冲层，利用薄膜二维外延生长和纳米线一维取向生长的竞争机制，实现了氧化锌纳米线阵列生长密度的大范围可控（10~10-2/μm2）。进而，分别以高、低密度纳米线阵列为模板，利用低压（~0.00001mbar）PLD外延技术，生长了结构均匀的轴向、径向ZnO/ZnMgO基纳米线量子阱；获得了纳米线密度及PLD生长参数与其异质结生长的关系；观察到了两类纳米线异质结的量子限域效应。此外，我们还进一步深入研究了氧化锌纳米线及纳米颗粒的光学性质，探讨了氧化锌纳米线阵列在无机氧化物太阳能电池领域的应用。这项研究不仅提供了一种纳米线异质结制备的新方法，还可以为构筑基于氧化锌纳米线的光电转换器件提供材料基础。