可見光波段一維光子晶體多量子阱結(jié)構(gòu)光學(xué)特性的研究.pdf

1、光子晶體是一種在幾何尺度上具有周期性結(jié)構(gòu)的多層膜結(jié)構(gòu),在很大程度上是由人工設(shè)計(jì)和制造而成的。由于適宜于可見光區(qū)域的光子晶體材料較少、所得帶隙較窄,制約了其發(fā)展。目前具有寬帶隙、全方位、高反射率光子禁帶的研究包括兩方面:一是高、低折射率配比適宜材料的選取,但可選材料有限,難以有效展寬光子禁帶;二是結(jié)構(gòu)模型的改進(jìn),如包覆、缺陷、嵌套、多量子阱結(jié)構(gòu)等,多量子阱結(jié)構(gòu)是近幾年增寬帶隙的有效方法之一。光量子阱結(jié)構(gòu)可為設(shè)計(jì)既具有高反射率又具有全方位反

2、射特性帶隙成為可能;也為獲得帶有窄缺陷膜的較寬帶隙結(jié)構(gòu)成為可能,這種一維光量子阱在可見光及近紅外波段光子器件如全方位反射鏡、二極管、激光器件、波導(dǎo)中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值,已成為近年來人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一。
　　 總體來看,一維多層膜結(jié)構(gòu)具有較二維、三維多層膜結(jié)構(gòu)簡單、易于制備、成本低廉等優(yōu)勢,我們選用Ta2O5、Si、Zn、TiO2、MgF2、SiO2等,采用傳輸矩陣法對Ta2O5/MgF2、Si/MgFz、ZnS/MgF2、TiO

3、2/SiO2多層膜構(gòu)成的多量子阱結(jié)構(gòu)在可見光波段帶隙的光學(xué)特性進(jìn)行了理論分析。首先研究Ta2O5/MgF2一維光量子阱結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)和展寬禁帶的寬度,用于可見光波段全方位反射器件的研究;以此為基礎(chǔ)分別研究由Si/MgF2、ZnS/MgF2構(gòu)成的(AB)2(CD)m[(AB)4(CD)m]q-1(AB)2多量子阱結(jié)構(gòu),為設(shè)計(jì)無熒光雙色單芯片高效能白光LED和UV-LED提供理論指導(dǎo);最后,研究由TiO2/SiO2構(gòu)成的(EF)4(AB)3(C

4、D)1(AB)3異質(zhì)結(jié)構(gòu)和由Si/MgF2組成(AB)2(CD)m[(AB)3(CD)m]q-1(AB)2量子阱結(jié)構(gòu)分別在紫光濾波器和紅、綠、藍(lán)三通道濾波器中給出了具體的參數(shù),以便對實(shí)驗(yàn)和實(shí)際生產(chǎn)起一定的借鑒和指導(dǎo)作用。
　　 多量子阱具有很廣闊的應(yīng)用前景,至今已取得了很多應(yīng)用。然而適用于可見光波段光子晶體多量子阱仍然匱乏,本文用數(shù)值模擬的方法從具有簡單結(jié)構(gòu)的一維多量子阱結(jié)構(gòu)著手,研究多量子阱勢壘重復(fù)周期m、勢阱重復(fù)周期s、量子