石墨烯对ZnO微米棒光学特性的影响

吴春霞,苏龙兴,何自娟,宋 刑,孙青峰

(1.江苏大学材料科学与工程学院,江苏镇江 212013; 2.中山大学物理科学与工程技术学院,广东广州 510275)

石墨烯对ZnO微米棒光学特性的影响

吴春霞1*,苏龙兴2,何自娟1,宋 刑1,孙青峰1

(1.江苏大学材料科学与工程学院,江苏镇江 212013; 2.中山大学物理科学与工程技术学院,广东广州 510275)

采用化学气相沉积(CVD)方法制备了具有良好结晶质量和(002)择优取向的ZnO微米棒。在此基础上,选取单根ZnO微米棒,将其部分搁置于单层石墨烯表面。光致发光(PL)谱结果表明,石墨烯不仅增强了ZnO微米棒的紫外发光强度,同时也对光场在ZnO微米棒中的分布有很大的限域作用。分析认为这是由于石墨烯的表面等离子效应引起了ZnO微米棒与石墨烯之间的光-物质相互作用导致的。在拉曼(Raman)光谱中,石墨烯对ZnO微米棒的E2(L)声子振动模和E2(H)声子振动模的强度具有明显的减弱效应,这进一步证明二者之间存在光子的传输和电荷的转移,从而导致其晶格振动受到抑制。

ZnO微米棒;单层石墨烯;光致发光;拉曼

1 引 言

ZnO具有宽禁带(室温下禁带宽度为3.37 eV)和高激子束缚能(激子束缚能为60 meV,室温下的热离化能为26 meV)等优点[1-5],是在紫外探测、发光二极管、激光二极管和光伏领域都有重要应用的一种新型半导体材料[6-9]。由于ZnO在更低维度下会出现一些新奇的量子尺寸效应,所以越来越多的研究者把目光投向了ZnO纳米线、ZnO微米棒和ZnO量子点等低维结构[10-12]。Yang等[13]在2001年首次在ZnO纳米线阵列上实现了纳米线激光器,其激射的阈值泵浦功率远低于在薄膜结构中实现激射的阈值泵浦功率。……