[發明專利]一種波浪狀納米帶及基于波浪狀納米帶的納米激光器陣列制備方法

有效

• 申請號: 201510076981.2
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104659652B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 張清林;陳天韌;潘安練
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H01S5/22
• 分類號: H01S5/22;H01S5/40;B82Y20/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 黃美成

技術領域

本發明涉及一種波浪狀納米帶及基于波浪狀納米帶的納米激光器陣列制備方法。

背景技術

納米激光器是大小在納米尺度的激光器，可以為下一代高集成度光子學電路中提供相干光源。半導體納米線和納米帶既可以作為光增益介質又可以作為天然的光學諧振腔，所以基于半導體納米線或納米帶激光器被認為是重要、最具實用前景的納米尺度激光器。目前，基于單根半導體納米線或納米帶激光器已經可以在光泵浦或電泵浦下實現。除了這些基于單光學腔的納米線或納米帶激光器，納米尺度波導光學腔或激光器的有序組裝集成在光子學領域具有極其重要應用前景。

Yang的研究組報道了一種基于梳狀ZnO納米線光波導陣列，并實現了紫外激光器陣列。最近Liu等人也成功制備了類似的CdS梳狀納米線光波導陣列。上述納米線光波導陣列的每個光學腔分別由各個側枝納米線所構成。與之相比，納米帶同時具有長度方向和寬度方向的兩個光學諧振腔。但是對于普通的表面平整的半導體納米帶，在寬度方向的光振蕩很難被觀察到。這是由于它們缺少空間分離的光學腔來實現對光沿納米帶寬度方向的限域。如果能在納米帶寬度方向上形成一系列空間分離的光學腔，這些光學腔將沿著納米帶長度方向上形成納米光學腔陣列，進而實現基于單根納米帶的納米激光器陣列，這是目前一直待解決的問題。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足提供了一種波浪狀納米帶及基于波浪狀納米帶的納米激光器陣列及其制備方法。

一種波浪狀CdS納米帶的制備方法，通過管式反應裝置實現波浪狀CdS納米帶的制備，所述的管式反應裝置的一端為氣體入口端，另一端為氣體出口端，管式反應裝置內從氣體入口端到氣體出口端依次設置I、II、III三個溫區；

進行波浪狀CdS納米帶的制備時，將Sn粉、CdS粉和表面沉積有Au膜的Si片依次分別放置在I、II、III三個溫區內，先從氣體入口端通入惰性氣體，再對管式反應裝置進行程序加熱升溫，使I、II、III溫區的溫度分別維持在不低于200℃、800～880℃和550～650℃的范圍內進行反應，反應完成后，冷卻，即在Si片上獲得所述的波浪狀CdS納米帶；

其中，CdS粉和Sn粉的質量比為30:1～30:10；

所述對管式反應裝置進行程序加熱過程持續0.5-2小時或1.5-2小時。

所述表面沉積有Au膜的Si片放置在瓷舟上，所述瓷舟是用于做化學氣相沉積(CVD)實驗時的用具；

優選的，將管式反應裝置的溫區II進行程序升溫，使得溫區I、溫區II和溫區III的溫度分別維持在不低于200℃、800～880℃和550～650℃。

對管式反應裝置進行升溫前，惰性氣體氣流速度維持在10-30SCCM；

對管式反應裝置進行升溫時，升溫速度控制在35-40℃/min；

優選的，所述表面沉積有Au膜的Si片中Au膜的厚度為3-10nm。

優選的，所述的先從氣體入口端通入惰性氣體是指通過對管式裝置以20-60SCCM的流速通入高純Ar氣1-2個小時，直至管式爐內氧氣排空；

其中，SCCM為體積流量單位，標準狀態毫升每分鐘流量值。

優選的，所述對管式反應裝置進行程序加熱過程持續0.5-2小時，使I、II、III溫區的溫度分別維持在不低于200℃、800～880℃和550～650℃的范圍內。

優選的，所述對管式反應裝置進行程序加熱過程持續1.5-2小時，使I、II、III溫區的溫度分別維持在200～220℃、860～880℃和600～650℃的范圍內。

當管式裝置中心溫度為800-880℃時，Sn粉所處的位置和Si片所處的位置溫度分別為不低于200℃和550-650℃，具體位置的溫度事先標定好。

一種波浪狀CdS納米帶，基于所述的一種波浪狀納米帶的制備方法，所得的波浪狀CdS納米帶表面呈波浪狀。

一種基于波浪狀CdS納米帶的納米激光器陣列制備方法，利用一定功率的飛秒或納秒的激光對所述的波浪狀CdS納米帶進行寬照激發，在所述波浪狀CdS納米帶中每個納米脊狀結構端點將會發出半高寬小于1nm的發射線，所述波浪狀CdS納米帶中的每個脊狀結構形成一個作為激光器的光波導腔，則沿波浪狀CdS納米帶長度方向的波導腔組成納米激光器陣列；

所述一定功率的飛秒或納秒激光是指激光功率高于所述波浪狀CdS納米帶的激射閾值，所述CdS納米帶的激射閾值為每根CdS納米帶本身的固有屬性。