[发明专利]一种实现ZnO微米线EHP激光的方法

说明书

本发明公开了一种实现ZnO微米线EHP激光的方法，包括如下步骤：步骤1：在ZnO:Ga微米线上溅射Ag准粒子薄膜，并利用焦耳热效应将ZnO:Ga微米线上的Ag准粒子薄膜转变成大尺寸的AgNPs，形成大尺寸AgNPs包覆ZnO:Ga微米线复合结构；步骤2：利用激光激发出大尺寸AgNPs包覆ZnO:Ga微米线复合结构的EHP激光。本发明可以有效降低单根微米线光泵浦激射的阈值、实现激光输出的增强；并且随着激发功率的增加，激光峰位产生了显著的红移，并伴随着激射峰模间距展宽。基于大尺寸AgNPs包裹单根ZnO:Ga微米线实现了飞秒激光激发下的EHP激射现象。为后续在AgNPs混合四极子共振增强宽禁带半导体光电器件提供了技术支持与实验依据。

技术领域

本发明属于氧化锌激光器件制备技术领域，尤其涉及一种大尺寸AgNPs修饰氧化锌复合结构微腔的制备方法。

背景技术

ZnO材料作为直接带隙、宽禁带半导体材料，在紫外光电功能材料与器件方面有着重要的作用。微纳结构的ZnO材料(微米线，纳米棒)结晶质量高，拥有光学谐振腔，被广泛应用于紫外激光器、探测器、发光二极管等。ZnO紫外激光包括三种振荡方式：随机激光，法布里—珀罗(F-P)激光和回音壁(WGM)激光。其中WGM模式的激光由于激射阈值较低、光学增益好、损耗小而成为一种重要模式的激光。目前已有相关报道利用Al、Au等金属纳米颗粒局域表面等离子体共振增强ZnO本征的紫外发光，这提高了ZnO微腔的光学增益。关于金属纳米结构局域表面等离子体共振的研究主要集中激子-激子之间的近场耦合与共振增强，而对其从低阶共振(偶极子共振)到高阶共振(混合四极子共振等)过程的机制研究尚处于初级阶段。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种利用大尺寸AgNPs增强氧化锌紫外发光，并实现EHP激光的方法。由于大尺寸AgNPs的混合四极子共振有效诱导热电子的产生、再注入至微米线中，形成了飞秒激光激发下的EHP激光，为AgNPs混合四极子共振增强宽禁带半导体光电器件提供了技术支持。

为实现上述目的，本发明所述大尺寸AgNPs修饰ZnO微米线实现EHP激光的制备方法，包括以下步骤：

一种实现ZnO微米线EHP激光的方法，包括如下步骤：

步骤1：在ZnO:Ga微米线上溅射Ag准粒子薄膜，并利用焦耳热效应将ZnO:Ga微米线上的Ag准粒子薄膜转变成大尺寸的AgNPs，形成大尺寸AgNPs包覆ZnO:Ga微米线复合结构；

步骤2：利用激光激发出大尺寸AgNPs包覆ZnO:Ga微米线复合结构的EHP激光。

进一步的，步骤1包括：

步骤1.1：将截面为多边形的单根ZnO:Ga微米线移置到石英衬底上，保证ZnO:Ga微米线的一个面和石英衬底贴合，并在ZnO:Ga微米线两端按压铟电极；

步骤1.2：在步骤1.1得到的ZnO:Ga微米线中间定向溅射Ag纳米准粒子薄膜；

步骤1.3：将步骤1.2中得到的Ag纳米准粒子薄膜包裹的ZnO:Ga微米线放置在含CCD成像的显微镜下，使得能够在电脑软件中清楚看到ZnO:Ga微米线复合结构的像，然后在两端的铟电极上施加电压，直到能够看到ZnO:Ga微米线发光；在发光中心处，Ag纳米准粒子薄膜退变成孤立的大尺寸AgNPs。

进一步的，所述ZnO:Ga微米线采用化学气相沉积方法制备，其界面为六边形。

进一步的，所述ZnO:Ga微米线的电子浓度为10¹⁸～10¹⁹/cm³，电子迁移率为10～95cm²/V·s。

进一步的，溅射在ZnO:Ga微米线的Ag准粒子薄膜的厚度30～50nm。

进一步的，步骤2中，所述激光的激发波长为355nm，激发功率为1～700μm。