ZnTe/ZnSe一维纳米结构的制备和光学性能研究

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一维和准一维半导体纳米材料,比如纳米线、纳米棒、纳米管,由于在纳米级的晶体管、传感器及光电子器件中具有潜在的应用价值而引起了人们广泛的研究和关注。本论文采用化学气相沉积方法合成了ZnTe/ZnSe一维半导体纳米材料,包括ZnTe单晶纳米线,ZnTe孪晶纳米带,以及ZnTe纳米叶、纳米线阵列、纳米树、纳米花等新颖的形貌结构。详细讨论了单晶ZnTe纳米线和孪晶ZnTe纳米带的结构特征与区别,分析了ZnTe纳米带中孪晶的形成机理。单晶的ZnTe纳米线显示了高纯度,其长度可达几百微米。交替的孪晶在ZnTe纳米带结构中出现,并且生长方向沿着(111)。通过在扫描近场光学显微镜下对样品的光致发光性质研究发现,我们观察到在增加激发功率时,纳米线和纳米带的光致发光光谱强度增加而且光谱都发生了红移。红移度的区别与纳米线及纳米带的晶体结构有关,纳米线的光致发光光谱红移是由于帯隙重正化效应,而电子空穴等离子体效应加剧了孪晶结构纳米带光致发光光谱的红移。我们期待ZnTe纳米结构的这些光学性质会使其在未来的纳米器件设计中找到相应的应用。此外,我们通过简单的化学气相沉积方法合成了ZnSe纳米线和纳米带。实验表明,这种方法合成的ZnSe纳米线和纳米带均为单晶的闪锌矿结构。我们详细研究了室温下ZnSe纳米线和纳米带的光致发光光谱。在增加激发功率时,两种形貌的PL谱都产生了轻微红移。红移的原因归结于激子、载流子相互作用的增强而产生的帯隙重正化效应。我们认真研究了ZnSe纳米线和纳米带的光波导行为。实验表明,在光波导过程中,发光光谱产生了12纳米的红移。这主要是由于光子在纳米线和纳米带腔体中传播时发生了多次带间辐射复合,而且每次都会引起能量损失,即自吸收效应引起了发光光谱的红移。这种特性将在激光发射,光波导和微纳尺度的光子器件中具备极大的应用价值。
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