【摘 要】
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由于人们可以从光的偏振现象中获取更多维度的信息,偏振光探测对军事、医学、环境科学等领域具有重要的价值。因此,光的偏振信息调控及探测方面的研究越来越受科研工作者的关注。当前红外及可见光偏振探测技术较为成熟,但紫外波段偏振探测技术仍需完善。开发低成本、偏振光学特性可调控的新型紫外偏振敏感元件及相关探测技术是该领域亟待解决的问题之一。针对以上问题,本论文围绕宽禁带半导体ZnO材料形貌及偏振光学特性调控、
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由于人们可以从光的偏振现象中获取更多维度的信息,偏振光探测对军事、医学、环境科学等领域具有重要的价值。因此,光的偏振信息调控及探测方面的研究越来越受科研工作者的关注。当前红外及可见光偏振探测技术较为成熟,但紫外波段偏振探测技术仍需完善。开发低成本、偏振光学特性可调控的新型紫外偏振敏感元件及相关探测技术是该领域亟待解决的问题之一。针对以上问题,本论文围绕宽禁带半导体ZnO材料形貌及偏振光学特性调控、低维ZnO在紫外偏振光电探测中应用等方面开展了系列研究。取得的主要结果如下:(1)利用水热法和原子层沉积等方法制备了多种低维ZnO结构,并对其物性和偏振发光特性进行了分析,明确了维度和形貌对样品偏振光学性质的影响。结果表明,水热法调节反应前驱液浓度可调控一维结构的长径比。借助原子层沉积和激光干涉加工手段可以获得与水热法不同的极性面表面一维结构。与三维ZnO颗粒和二维ZnO薄膜相比,一维ZnO结构对偏振光最为敏感,具有更高的发光偏振度。对照分析表明,样品的偏振发光机理包含形貌各向异性和结构各向异性两方面的协同作用,其中形貌各向异性影响较大。以上研究为构建ZnO基紫外偏振光电探测奠定了基础。(2)利用水热法制备了Er3+掺杂ZnO微米棒,并表征了其基本物性和偏振光学特性。结果表明,Er3+掺杂导致ZnO低维结构紫外波段的本征发光减弱,而位于可见波段的缺陷发光增强。偏振光学特性分析表明,Er3+掺杂ZnO样品的可见发光同样对入射光偏振态敏感。以上结果使借助ZnO低维结构,以可见光学系统实现紫外偏振探测成为可能。(3)以原子层沉积和化学气相沉积相结合的两步法制备了ZnO超长微米线,并构建了基于此种超长ZnO微米线的紫外偏振光电探测器件。结果表明,超长微米线样品长度肉眼可见,且具备优异的偏振发光特性。基于其构建的光电探测器件的I-V特性明显依赖于入射紫外光偏振状态,证明了利用该ZnO低维结构器件实现偏振紫外探测的可行性。
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