由于具有从可见光到红外区域的宽发射光谱可调谐特性，近红外发光材料和器件，尤其是近红外相干光源愈来愈受到人们的关注，被广泛应用于农业、夜视、环境监测、生物技术、军事侦察等领域。目前学界常用基于窄禁带半导体来构筑近红外光源并取得了重大进展，但其缺点是需要复杂而昂贵的制备工艺，特别是在低维的近红外光源研发上更加困难。而ZnO作为一种直接带隙宽禁带（Eg~3.37eV）半导体材料，具有大的激子结合能（60meV），且生长工艺手段丰富、价格低廉、对衬底要求不大，可以作为很好的半导体上游材料。近年来，研究初步表明，ZnO在构建低维异质结构光电子器件领域具有潜在价值。近期，应用物理系本科生张芙芃同学在该研究方向取得新成果，并以第一作者在JCR物理学二区发表学术论文。



本研究工作依托阚彩侠教授课题组（光电功能材料、器件与物理课题组）平台，在实验上采用化学气相输运沉积实验方法合成了ZnO:Ga微米带，结合p型GaAs衬底构建了n-ZnO:Ga微米带/p-GaAs异质结。该异质结发光二极管器件可以在近红外波长880nm处发射，光谱半高宽约为55nm。从其电致发光光谱可以看出：光谱由一系列窄的发光峰叠加组成，且可以获得长波范围模式间距展宽现象，表明了微米带近红外LED中可以发生较强的光-物质相互作用，实现了电驱动操作下的激子-极化耦合。实验上制备的单根ZnO:Ga微米带拥有较高的结晶质量，其横截面构筑的Fabry-Perot光学谐振腔能够对发光器件释放的光子形成一定的选择机制，进一步为器件中激子和光子的耦合相互作用提供了谐振腔。通过角分辨电致发光测量的反交叉行为证明了这种的激子-极化强耦合，并估算了相应的拉比分裂能，即激子-光子耦合强度约为109 meV。实验结果为在室温下实现电驱动激子-极化发光二极管提供了可能，也为实现具有低成本、超低阈值的相干光源的制备迈出了有希望的一步。



该工作近日以“Electrically driven single microribbon basednear-infrared exciton-polariton light-emitting diode”为题发表在国际期刊CrystEngComm上，影响因子3.117。姜明明研究员为该文章通讯作者，应用物理系本科生张芙芃（学号：081830113）为本文的第一作者。
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