徐春祥-高等学校自然科学奖推荐书公示内容

项目名称：微纳米结构氧化锌的回音壁模紫外激光研究

主要完成人：徐春祥,戴俊,朱光平,朱刚毅,石增良

完成单位：东南大学

申报奖种：高等学校自然科学奖

项目简介：

氧化锌具有宽禁带、直接带隙（3.4eV）和强激子结合能（60 meV）的优良性能，在短波光电子器件（特别是紫外激光器）领域，具有独特的竞争优势。微纳米结构ZnO更是在形貌多样性和功能多样化等方面独具优势，对它的研究不仅可以揭示纳米材料的可控制备、形貌结构与杂质缺陷和相应的特性调控、材料与器件中载流子输运及激光振荡的动力学过程等一系列重要学术问题的物理图像，而且对新型纳米光电器件的功能设计与应用，如新型回音壁模（WGM）激光器、场发射器件等提供材料科学基础和器件设计制备技术，为相关高新技术产业提供理论基础与技术支撑。本项目在国家杰出青年科学基金、教育部科学技术研究重大项目等项目的资助下，围绕ZnO微纳米结构的新型回音壁模紫外激光这一主题，从材料制备与微腔构建，到光泵浦条件下WGM激射的现象与机理场，再到电泵浦器件的设计与制备等发面开展了深入而系统的研究，并获得重要突破。主要发现点及科学价值概括如下：

1、本项目组在国际上首次报道了电泵浦条件下获得的模式可控的氧化锌紫外的激光，是该研究领域的重要进展之一。该研究突破了传统器件设计思路，实现了 ZnO 微棒/GaN 异质结激光二极管，并通过界面修饰和激光阵列设计等方法提高了电泵浦回音壁模微激光器的性能，并从理论上提出具有普适意义的WGM 激光模式方程。

2、本项目组成功在室温下用单根六棱柱、十二棱柱ZnO 微棒中的WGM 紫外激光及其组合，得到了清楚的模式结构，给出了六边形ZnO 微腔中紫外激光出射的方向，提供了WGM 激光振荡的直接实验证据。

3、成功实现了双光子、三光子以及多光子泵浦的ZnO 回音壁模紫外激光，并揭示了 ZnO WGM 微腔中激子-光子相互作用，获得了激子极化激元激射。

本项目在微纳米结构ZnO WGM 激光的研究方面取得了重要成果，已在Adv. Mater., Appl. Phys. Lett., Nanotech.等刊物上发表SCI 论文70 篇。论文已被SCI 他引838 次（其中十篇代表作共被SCI 他引164次），包括Adv. Mater.，Nano Lett, J. Am. Chem. Soc，Adv. Func.Mater.，Appl. Phys. Lett.等30 多种重要SCI 期刊的论文均进行了正面引用。申请了中国发明专利13 项，已获授权5 项。