高强度激励下氧化锌纳米棒回音壁模紫外受激辐射特性研究

本文主要探讨了激励光强对氧化锌纳米棒中回音壁模紫外受激辐射特性的影响。通过采用气相传输法制备出具有六方对称截面棒状的氧化锌样品，作者利用扫描电子显微镜和X-射线衍射仪对其进行了结构表征。实验在室温下进行，使用中心波长为355纳米的纳秒脉冲激光进行激发，研究了不同激励光功率密度下的光辐射行为。 实验发现，当激励光功率密度提升至约225千瓦每平方厘米时，研究人员首次观察到在自发辐射的宽谱背景中出现中心波长为393纳米的低阈值、高Q值的受激辐射。随着光强的增加，辐射光强显著增强，辐射模式保持稳定且波长基本不变。然而，当激励光功率密度进一步提升至450千瓦每平方厘米左右，受激辐射光强表现出饱和现象，即光强不再随光强的增大而线性增长，同时辐射模式数相对稳定，但各模式的中心波长显示出连续的红移趋势。 理论分析揭示了这种现象背后的机理：观测到的受激辐射模式具有典型的回音壁模谐振模特性，其辐射模式和光强的变化是由样品中激子-激子非弹性碰撞散射后复合发光机制驱动的。在高功率密度激励条件下，辐射强度饱和和波长连续红移，这与氧化锌样品经历Mott相变后的库仑屏蔽效应、能级重排以及自由载流子的无辐射复合密切相关。 Mott相变是指材料在特定条件下电子态密度发生变化的现象，库仑屏蔽效应则涉及电子之间的相互作用导致的电荷分布改变。能级重整指的是电子能量层级的重新排列，而无辐射复合则是指电子和空穴结合而不发射光子的过程。这些过程在高功率密度激励下对受激辐射特性有显著影响，使得辐射模式和光谱特性呈现出独特的响应。 总结来说，本研究深入剖析了激励光强如何调控氧化锌纳米棒中的紫外受激辐射性质，不仅提供了理解材料在极端光照条件下的光物理行为的新视角，也为优化纳米光子学器件的设计和性能提供了重要的指导。