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砷化镓铟量子点微碟共振腔之制作及光学量测

砷化镓铟量子点微碟共振腔之制作及光学量测

Fabrication and Optical Measurements of Microdisks Embedded with InGaAs Quantum Dots

作     者:陳建安 

作者单位:台湾大学 

作者专业:光电工程学研究所

授予单位:台湾大学

授予年度:2007年

页      码:P1-55页

主      题:量子點 微碟 共振腔 砷化鎵銦 

摘      要:在微碟共振腔圆柱对称的结构中,电磁场藉由在碟缘墙面上全反射环绕而形成共振,产生所谓的WGM(whispering gallery mode)模态,透过湿式蚀刻,让微碟上下表面暴露於空气中,使相对折射率差异大,因而场型更能够对称地被局限在微碟共振腔内。 在微碟材料内搭配砷化镓铟(InGaAs)量子点主动层,透过量子点大小不一致所造成的非均质宽化现象(inhomogeneous broadening),形成宽频的增益频谱(gain spectrum),以便於我们能够在一个宽的能量范围里观察到多个模态,并提供较宽的波长选择性。 我们成功地利用电子束直写系统技术,定义半径2与5 μm两种大小的微碟尺寸,制作出单层与双层的微碟结构。我们在不同的温度下进行了微光激发萤光实验。室温底下,在量子点的发光频谱内,两种大小的微碟都观察到径向模态(radial mode),其模态平均间距对於半径2与5 μm微碟分别为30 nm 和12.7 nm;当温度降到77K,观察到许多WGM模态,对於半径2与5 μm微碟,其WGM模态平均间距分别为9~11 nm与3~4 nm,与模拟结果11.1 nm和4.4 nm相近。受限於量测仪器的解析度,我们量到最小的模态半高宽为70 pm,对应的Q值约为14000,而实际上的Q值将更大。改变不同的激发光强度,在半径5 μm的微碟,观察到了发出雷射光(lasing)的现象,其发出雷 射光有效临界激发强度(threshold),对於单层与双层微碟分别约为394 μW和417 μW。

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