梯度能带半导体纳米线的可控生长及在新型信息光电子器件上的应用

摘要

半导体材料和结构是光电器件的核心部件.半导体的组分和能隙决定了半导体的光电子学性质,从而决定了所构建的器件的性能或功能.由于常规半导体只拥有有限的能隙,无法实现能隙和物性的连续可调,从而大大限制半导体结构在多功能可调谐光电器件上的应用.两种或多种能隙不同的半导体的合金化是实现能隙可调半导体结构的有效途径.本研究介绍了一种温度梯度CVD生长技术，实现了将CdSxSe1-x合金纳米线在单基片一维和二维空间上随组分(能隙)空间递变的等级生长，并以该单基片纳米结构为平台，成功实现了在可见光区大范围可调谐(从500到700纳米)的纳米线激光器,被国际同行评价为“刷新了激光器调谐范围的世界纪录”。同时将能带空间梯度可调纳米结构的生长技术从单基片扩展到单纳米线上，成功生长出沿单纳米线轴向能隙梯度可调的超晶格纳米线,并以单纳米线梯度能隙纳米结构为材料平台，实现了高质量的纳米白光发射。特别重要的是，利用梯度能隙单纳米线的能带不对称导致光传输的单向选择性，首次实现了波长选择性纳米光波导和纳米线光二极管。