基于溴化铅钙钛矿的微腔波导集成器件研究

发布时间：2024-04-19 22:42

　　近年来,有机无机杂化钙钛矿由于具有载流子移动能力强、缺陷密度低、且带隙可调的优良光电特性受到了很多的关注。目前已被广泛的应用于制作LED、太阳能电池、光电探测器、激光器等微型器件,且取得了非常多的成果进展。然而,目前对这些光电器件的研究相对较为独立,而在钙钛矿集成芯片领域的研究仍然有很大的空白。此外,就基于回音壁模式的微腔而言,单方向出射的实现始终是热点问题,在已经发表的成果中,变形腔、直接耦合微腔、引入散射缺陷的方法都得到了充分的研究,然而,这些方法往往也伴随着对微腔品质因子的很大牺牲且仍然存在其他方向的出射。基于这些因素,本文在理论、仿真以及实验中论证并制备出了有源片上钙钛矿微腔波导的耦合器件,首次证明了钙钛矿片上光网络实现的可能性,并且通过引入外部手性结构,实现了这一片上器件的单方向出射。为了能够实现片上的集成,本文采用二维回音壁模式钙钛矿微腔结构作为该耦合器件的光源。通过建立基于有限元算法的Comsol仿真模型,证明这种集成方案的可行性。引入了手性螺旋线微腔结构,通过对比不同的耦合间距、微腔大小、结构组成等因素对耦合效率和单方向出射性能的影响,选出较优的结果设计实验方案。根据这...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1溴的钙钛矿单晶吸收光谱和折射率

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文收和光致发光方面的性质与多晶薄膜几乎一样，且通过更长的发光寿命推断载流子扩散在光致发光衰减上起到了重要的作用，钙钛矿单晶的缺陷密度约为1015/cm3。比薄膜中的低了一个数量级。图1-1是通过测量透射谱和反射谱得到的吸收光谱，以及有机无机溴的钙....

图1-2微米线与有机物微腔耦合单模激光[27]

图1-3钙钛矿包覆银纳米线集成激光器件[28]

意大利理工学院研究小组近期的成果则展示了一种与氮化硅光子芯片钙钛矿器件[29]。这一器件是基于有机无机碘化铅钙钛矿环形激光器结制备的。如图1-4b）所示，为了实现衰逝波耦合，本文先在氮化硅上厚的二氧化硅基底，将该基底刻蚀出窄且深的凹槽，在在上面旋涂钙体液，使钙钛矿填充进二氧化....

图1-4氮化硅波导集成环形钙钛矿激光器a）耦合结构二维示意图

图1-4氮化硅波导集成环形钙钛矿激光器a）耦合结构二维示意图b）结构剖面图和各部分高度c）在钙钛矿一侧采集的放大自发辐射谱（ASE）插图：随泵浦能量增强，ASE与激光强度对比d）在氮化硅波导一侧采集的激光光谱插图：激光阈值曲线a)c）d）b)c)

本文编号：3958484