低维ZnO结构的发光及Raman散射研究

论文摘要

1997 年首次发现 ZnO 室温紫外受激发射以来,ZnO 研究已成为紫外发射材料研究的热点。特别是近年来纳米技术的兴起引起人们对低维结构性质的极大兴趣。在低维结构中载流子被束缚在一系列确定的能级上,使得激子辐射复合的振子强度显著增大。当振子强度足够强时,在较低的激发密度下就可以观察到发光的非线性性质。从而降低了紫外激射的域值。因而对于低维结构发光和结构的性质的深入研究决定着 ZnO 作为光电材料从基础研究走向应用。 本文就低维条件下的 ZnO 发光及 Raman 散射的特性进行了讨论。 （1）包埋ZnO量子点以及ZnO复相结构（ZnOnX1-n）共振条件下ZnO的LO声子信号显著增强,而发光焠灭。本文从这些结构的共性出发,以典型体系金属Zn包埋ZnO纳米晶为对象,提出了ZnO纳米晶与基质间界面的结构模型。依据这个模型为低维极性半导体材料多声子共振Raman增强的现象给出一种新的解释。并讨论这种模型假设下低维ZnO发光焠灭的机制。 （2）在第一部分工作讨论多声子共振 Raman 特性的基础上。应用六角结构极性声子Raman 散射的角色散特性,提出通过共振 Raman 光谱检测 ZnO 纳米线阵列生长取向分布的方案。并对比了共振光谱法与其他表征方法的特点。 （3）制备特殊的二维结构（ZnO 纳米墙）,并讨论了在这种特殊形貌下的发光性质,分析了其紫外发光的来源;通过 Raman 与共振 Raman 光谱的对比讨论了 ZnO 纳米墙的结构特征。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 ZnO 材料性质及应用
• 1.2 ZnO紫外激光发射的研究
• 1.3 固体中的 Raman 散射
• 1.4 本论文所要解决的问题
• 第二章 固体中Raman 散射的基本原理
• 2.1 晶体 Raman 散射的经典理论
• 2.2 Raman 散射的量子理论
• 2.3 电子声子相互作用
• 2.4 共振 Raman 散射
• 2.5 六角结构的空间对称群及ZnO声子模式分析
• 第三章 ZnO 纳米晶多声子共振 Raman 的界面增强
• 3.1 实验
• 3.1.1 样品的制备过程
• 3.1.2 光谱表征
• 3.2 模型解释
• 第四章 ZnO 纳米线阵列生长取向的 Raman 光谱检测
• 4.1 原理
• 4.1.1 角色散关系
• 4.1.2 ZnO 纳米线阵列生长取向分布的测定
• 4.1.3 多声子共振 Raman 的利用
• 4.2 与其他表征手段的对比
• 第五章 ZnO 纳米墙的结构和光学性质
• 5.1 样品制备过程
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 纳米墙的结构性质
• 5.2.2 纳米墙的发光性质
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表论文