Природа оптического усиления в микростержнях ZnO малого диаметра с модами шепчущей галереи

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

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.

Об авторах

А. П. Тарасов

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

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

Л. А. Задорожная

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

Москва, Россия

В. М. Каневский

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

Москва, Россия

Список литературы

  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)].

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».