卷曲管状回音壁模式微腔的制备与光学特性研究

发布时间：2023-10-06 10:00

　　自卷曲微米管是利用微纳自卷曲技术构筑的一类重要的三维管状功能结构,具备通道中空、管壁光滑、尺寸可控等诸多特点,可广泛应用于光电子集成、微流控、液体传感、生物医学等领域。根据自卷曲材料的不同,自卷曲微米管可细分为无源微米管(如Si/SiO2、SiOx/SiNx微米管)和有源微米管(如InGaAs/GaAs微米管),其中有源微米管一般由Ⅲ-Ⅴ族应变半导体材料自卷曲而成,可极为方便地在其管壁中嵌入量子阱(QW)、量子点(QDs)等增益介质显著增强其发光特性,最终获得卷曲管状微腔——即有源回音壁模式(WGM)光学微腔,因此倍受关注。目前,已有利用卷曲管状微腔进行液体传感的相关报道,但大多是基于无源卷曲管状微腔且灵敏度仅几百。因此,制备可用于液体传感的高品质因数(Quality factor)有源卷曲管状微腔并显著提升其液体传感特性(传感灵敏度和检测极限)具有十分重要的研究意义。本文就嵌入单层InAs自组织QDs的高品质因数InGaAs/GaAs自卷曲管状微腔的制备、光学特性表征及液体传感进行了一系列的实验探究,论文主要工作及成果如下:1.在InGaAs/GaAs应变双层结构中嵌入了由上、下Al...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 自卷曲微米管及其相关器件的研究现状
    1.3 论文结构安排
    参考文献
第二章 微纳自卷曲技术及微米管的制备
    2.1 微米管自卷曲原理
    2.2 自卷曲微米管管径的理论计算
    2.3 制备自卷曲微米管所需实验设备
        2.3.1 光刻机
        2.3.2 恒温水浴槽
        2.3.3 接触式台阶仪
        2.3.4 磁控溅射仪
    2.4 微米管的制备
        2.4.1 外延结构的生长
        2.4.2 光刻技术和腐蚀技术
        2.4.3 微米管制备的方法
    2.5 表征自卷曲微米管所需实验设备
        2.5.1 光学显微镜
        2.5.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.5.3 PL光致发光光谱仪
    2.6 本章小节
    参考文献
第三章 嵌入InAs QDs的微米管的光学特性研究
    3.1 嵌入InAs QDs的外延结构的设计
        3.1.1 量子点QD
        3.1.2 外延结构生长
    3.2 嵌入InAs QDs的自卷曲微米管的制备
        3.2.1 独立台面双边卷曲制备微米管
        3.2.2 单边固定撕裂U型台面制备微米管
        3.2.3 单边固定撕裂U型台面与衬底镀金结合制备微米管
        3.2.4 单边固定撕裂外边缘增加周期性图案的U型台面制备微米管
    3.3 嵌入InAs QDs的微米管的光学性能表征
        3.3.1 独立台面双边卷曲制备的微米管的光学性能表征
        3.3.2 转移至SiO_x衬底的微米管的光学性能表征
        3.3.3 单边固定撕裂U型台面微米管的光学性能表征
        3.3.4 U型台面两臂间镀金抬高悬空高度的微米管的光学性能表征
        3.3.5 自卷曲微米管光泵激射研究
    3.4 本章小节
    参考文献
第四章 卷曲管状微腔的液体传感特性研究
    4.1 卷曲管状微腔的液体传感特性研究背景
    4.2 嵌入InAs QDs的卷曲管状微腔的制备
    4.3 嵌入InAs QDs的卷曲管状微腔的液体传感特性研究
        4.3.1 嵌入InAs QDs的卷曲管状微腔的液体传感特性验证
        4.3.2 卷曲管状微腔对不同浓度的盐溶液的液体传感特性研究
        4.3.3 卷曲管状微腔对标定折射率的盐溶液的液体传感特性研究
    4.4 本章小节
    参考文献
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
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本文编号：3851636