Priroda opticheskogo usileniya v mikrosterzhnyakh ZnO malogo diametra s modami shepchushchey galerei

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Благодаря достаточно высоким порогам лазерной генерации, стимулированное излучение в относительно небольших микрокристаллических лазерах ZnO часто считается следствием инверсии населенностей в электронно-дырочной плазме (ЭДП). В настоящей работе вопрос природы оптического усиления в таких излучателях исследован на примере микростержней ZnO с диаметрами 1–6 мкм, синтезированных методом модифицированного термического испарения и демонстрирующих лазерную генерацию на модах шепчущей галереи (МШГ) в ближнем ультрафиолетовом диапазоне. Показано, что оптическое усиление в таких объектах не является следствием инверсии населенностей в ЭДП ни при низкой, ни при комнатной температурах. Вместо этого, основным процессом, приводящим к усилению, является процесс типа экситон-электронного рассеяния. В отличие от случая крупных МШГ-микрорезонаторов ZnO, в небольших микростержнях этот процесс оказывается доминирующим в широком диапазоне температур.

About the authors

A. P. Tarasov

Институт кристаллографии им. А. В.Шубникова, Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: tarasov.a@crys.ras.ru
Москва, Россия

L. A. Zadorozhnaya

Институт кристаллографии им. А. В.Шубникова, Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Москва, Россия

V. M. Kanevskiy

Институт кристаллографии им. А. В.Шубникова, Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Москва, Россия

References

  1. H. Morkoc and U.Ozgur, Zinc oxide: fundamentals, materials and device technology, Wiley-VCH, Weinheim (2009).
  2. C. F. Klingshirn, Semiconductor Optics, Springer, Berlin (2012).
  3. H. Dong, B. Zhou, J. Li, J. Zhan, and L. Zhang, J. Materiomics 3, 255 (2017).
  4. А.П. Тарасов, Ч.М. Брискина, В. М. Маркушев, Л. А. Задорожная, А. С. Лавриков, В. М. Каневский,
  5. Письма в ЖЭТФ 110, 750 (2019) [JETP Lett. 110,
  6. (2019)].
  7. A. Tashiro, Y. Adachi, and T. Uchino, J. Appl. Phys. 133, 221101 (2023).
  8. R. Chen, B. Ling, X. W. Sun, and H. D. Sun, Adv. Mater. 23, 2199 (2011).
  9. J. Dai, C. X. Xu, X. Y. Xu, J. T. Li, J. Y. Guo, and Y. Lin, APL Mater. 1, 032105 (2013).
  10. T. Michalsky, M. Wille, C. P. Dietrich, R. Roder, C. Ronning, R. Schmidt-Grund, and M. Grundmann, Appl. Phys. Lett. 105, 211106 (2014).
  11. C. Xu, J. Dai, G. Zhu, G. Zhu, Y. Lin, J. Li, and Z. Shi, Las. Photon. Rev. 8, 469 (2014).
  12. J. Dai, C. X. Xu, P. Wu, J. Y. Guo, Z. H. Li, and Z. L. Shi, Appl. Phys. Lett. 97, 011101 (2010).
  13. J. Dai, C. Xu, T. Nakamura, Y. Wang, J. Li, and Y. Lin, Opt. Express 22, 28831 (2014).
  14. M. A. Versteegh, D. Vanmaekelbergh, and J. I. Dijkhuis, Phys. Rev. Lett. 108, 157402 (2012).
  15. M. Wille, C. Sturm, T. Michalsky, R. R¨oder, C. Ronning, R. Schmidt-Grund, and M. Grundmann, Nanotechnology 27, 225702 (2016).
  16. T. Nakamura, K. Firdaus, and S. Adachi, Phys. Rev. B 86, 205103 (2012).
  17. A. P. Tarasov, A. E. Muslimov, and V.M. Kanevsky, Materials 15, 8723 (2022).
  18. Л. Н. Демьянец, Л. Е. Ли, А. С. Лавриков, С. В. Никитин, Кристаллография 55, 149 (2010) [Crystallogr. Rep. 55, 142 (2010)].
  19. L. A. Zadorozhnaya, A. P. Tarasov, A. S. Lavrikov, and V. M. Kanevsky, Comp. Opt. 48, to be published (2024).
  20. X. W. Sun and H. S. Kwok, J. Appl. Phys. 86, 408 (1999).
  21. M. A. Zimmler, J. Bao, F. Capasso, S. M¨uller, and C. Ronning, Appl. Phys. Lett. 93, 051101 (2008).
  22. J. Liu, S. Lee, Y. Ahn, J. Y. Park, K. H. Koh, and K. H. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 263102 (2008).
  23. А. П. Тарасов, А. С. Лавриков, Л. А. Задорожная, В. М. Каневский, Письма в ЖЭТФ 115, 554 (2022) [JETP Lett. 115, 502 (2022)].
  24. L. Sun, H. Dong, W. Xie, Z. An, X. Shen, and Z. Chen, Opt. Express 18, 15371 (2010).
  25. J. Wiersig, Phys. Rev. A 67, 023807 (2003).
  26. L. Wang and N. C. Giles, J. Appl. Phys. 94, 973 (2003).
  27. J. V. Foreman, J. G. Simmons, W. E. Baughman, J. Liu, and J. O. Everitt, J. Appl. Phys. 113, 133513 (2013).
  28. C. Klingshirn, J. Fallert, H. Zhou, J. Sartor, C. Thiele, F. Maier-Flaig, D. Schneider, and H. Kalt, Phys. Status Solidi 247, 1424 (2010).
  29. А. П. Тарасов, И. Д. Веневцев, А. Э. Муслимов, Л. А. Задорожная, П. А. Родный, В. М. Каневский, Квантовая электроника 51, 366 (2021) [Quantum Electron. 51, 366 (2021)].
  30. C. Klingshirn, Phys. Status Solidi B 71, 547 (1975).
  31. R. Matsuzaki, H. Soma, K. Fukuoka, K. Kodama, A. Asahara, T. Suemoto, Y. Adachi, and T. Uchino, Phys. Rev. B 96, 125306 (2017).
  32. U. Ozgur, Y. I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M. A. Reshchikov, S. Dogan, V. Avrutin, S. J. Cho, and H. A. Morkoc, J. Appl. Phys. 98, 41301 (2005).
  33. M. A. Versteegh, T. Kuis, H. T. C. Stoof, and J. I. Dijkhuis, Phys. Rev. B 84, 035207 (2011).
  34. C. Klingshirn, R. Hauschild, J. Fallert, and H. Kalt, Phys. Rev. B 75, 115203 (2007).
  35. А. П. Тарасов, Л. А. Задорожная, А. Э. Муслимов, Ч. М. Брискина, В. М. Каневский, Письма в ЖЭТФ 114, 596 (2021) [JETP Lett. 114, 517 (2021)].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Российская академия наук