Priroda opticheskogo usileniya v mikrosterzhnyakh ZnO malogo diametra s modami shepchushchey galerei
- Authors: Tarasov A.P.1, Zadorozhnaya L.A.1, Kanevskiy V.M.1
-
Affiliations:
- Issue: Vol 119, No 11-12 (2024)
- Pages: 875–881
- Section: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/0370-274X/article/view/260886
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1234567824120024
- EDN: https://elibrary.ru/HMXNNM
- ID: 260886
Cite item
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.
References
- H. Morkoc and U.Ozgur, Zinc oxide: fundamentals, materials and device technology, Wiley-VCH, Weinheim (2009).
- C. F. Klingshirn, Semiconductor Optics, Springer, Berlin (2012).
- H. Dong, B. Zhou, J. Li, J. Zhan, and L. Zhang, J. Materiomics 3, 255 (2017).
- А.П. Тарасов, Ч.М. Брискина, В. М. Маркушев, Л. А. Задорожная, А. С. Лавриков, В. М. Каневский,
- Письма в ЖЭТФ 110, 750 (2019) [JETP Lett. 110,
- (2019)].
- A. Tashiro, Y. Adachi, and T. Uchino, J. Appl. Phys. 133, 221101 (2023).
- R. Chen, B. Ling, X. W. Sun, and H. D. Sun, Adv. Mater. 23, 2199 (2011).
- J. Dai, C. X. Xu, X. Y. Xu, J. T. Li, J. Y. Guo, and Y. Lin, APL Mater. 1, 032105 (2013).
- T. Michalsky, M. Wille, C. P. Dietrich, R. Roder, C. Ronning, R. Schmidt-Grund, and M. Grundmann, Appl. Phys. Lett. 105, 211106 (2014).
- C. Xu, J. Dai, G. Zhu, G. Zhu, Y. Lin, J. Li, and Z. Shi, Las. Photon. Rev. 8, 469 (2014).
- J. Dai, C. X. Xu, P. Wu, J. Y. Guo, Z. H. Li, and Z. L. Shi, Appl. Phys. Lett. 97, 011101 (2010).
- J. Dai, C. Xu, T. Nakamura, Y. Wang, J. Li, and Y. Lin, Opt. Express 22, 28831 (2014).
- M. A. Versteegh, D. Vanmaekelbergh, and J. I. Dijkhuis, Phys. Rev. Lett. 108, 157402 (2012).
- M. Wille, C. Sturm, T. Michalsky, R. R¨oder, C. Ronning, R. Schmidt-Grund, and M. Grundmann, Nanotechnology 27, 225702 (2016).
- T. Nakamura, K. Firdaus, and S. Adachi, Phys. Rev. B 86, 205103 (2012).
- A. P. Tarasov, A. E. Muslimov, and V.M. Kanevsky, Materials 15, 8723 (2022).
- Л. Н. Демьянец, Л. Е. Ли, А. С. Лавриков, С. В. Никитин, Кристаллография 55, 149 (2010) [Crystallogr. Rep. 55, 142 (2010)].
- L. A. Zadorozhnaya, A. P. Tarasov, A. S. Lavrikov, and V. M. Kanevsky, Comp. Opt. 48, to be published (2024).
- X. W. Sun and H. S. Kwok, J. Appl. Phys. 86, 408 (1999).
- M. A. Zimmler, J. Bao, F. Capasso, S. M¨uller, and C. Ronning, Appl. Phys. Lett. 93, 051101 (2008).
- J. Liu, S. Lee, Y. Ahn, J. Y. Park, K. H. Koh, and K. H. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 263102 (2008).
- А. П. Тарасов, А. С. Лавриков, Л. А. Задорожная, В. М. Каневский, Письма в ЖЭТФ 115, 554 (2022) [JETP Lett. 115, 502 (2022)].
- L. Sun, H. Dong, W. Xie, Z. An, X. Shen, and Z. Chen, Opt. Express 18, 15371 (2010).
- J. Wiersig, Phys. Rev. A 67, 023807 (2003).
- L. Wang and N. C. Giles, J. Appl. Phys. 94, 973 (2003).
- J. V. Foreman, J. G. Simmons, W. E. Baughman, J. Liu, and J. O. Everitt, J. Appl. Phys. 113, 133513 (2013).
- C. Klingshirn, J. Fallert, H. Zhou, J. Sartor, C. Thiele, F. Maier-Flaig, D. Schneider, and H. Kalt, Phys. Status Solidi 247, 1424 (2010).
- 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)].
- C. Klingshirn, Phys. Status Solidi B 71, 547 (1975).
- R. Matsuzaki, H. Soma, K. Fukuoka, K. Kodama, A. Asahara, T. Suemoto, Y. Adachi, and T. Uchino, Phys. Rev. B 96, 125306 (2017).
- 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).
- M. A. Versteegh, T. Kuis, H. T. C. Stoof, and J. I. Dijkhuis, Phys. Rev. B 84, 035207 (2011).
- C. Klingshirn, R. Hauschild, J. Fallert, and H. Kalt, Phys. Rev. B 75, 115203 (2007).
- 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)].