In der vorliegenden Arbeit werden ZnO-Mikronadeln bezüglich ihrer Anwendbarkeit als Mikroresonatoren
untersucht. Dabei stehen Kavitätsmoden im Fokus der Untersuchungen, die
sich nur senkrecht zur Nadelachse ausbreiten, sprich innerhalb der hexagonalen Nadelquerschnittsfläche.
Folglich wird der Einfluss der Gestalt der Querschnittsfläche auf Resonatoreigenschaften
wie Propagation, Form, Direktionalität und Qualität der Kavitätsmoden sowohl
theoretisch simuliert als auch experimentell nachgewiesen. Die dabei beobachteten hohen Qualitätsfaktoren
von Flüstergalerie-Moden ermöglichen es darüberhinaus, Wechselwirkungseffekte
zwischen Kavität und Mode zu beobachten.
Der erste Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der regulären, polygonalen Resonatorform und
deren Einfluss auf die Dimensionalität von Kavitätsmoden sowie deren mögliche Wechselwirkung
mit dem elektronischen System des Resonators. Beispielhaft wird ein hexagonaler Resonator
zur Veranschaulichung gewählt, wie er durch ZnO-Mikronadeln gegeben ist, undmittels
Finite-Difference-Time-Domain (FDTD)-Simulationen sowie winkelaufgelöster Photolumineszenz
(PL)-Spektroskopie untersucht. Die aufgenommenen PL-Spektren können unter Zuhilfenahme
photonischer Dispersionskurven von ein- und zwei-dimensionalen Kavitätsmoden
reproduziert werden. Basierend auf diesen Ergebnissen wird der Einfluß der Resonatorecken
auf die Lichtauskopplung diskutiert und mittels winkelaufgelöster, anregungsabhängiger und
temperaturabhängier PL-Spektroskopie nachgewiesen.
Desweiteren wird auf die Wechselwirkung zwischen dem Resonator und den Kavitätsmoden
eingegangen, imSpeziellen auf die starke Kopplung zwischen Flüstergalerie-Moden und freien
Exzitonen imResonatormaterial. Bereits erschienende Publikationen zu diesemThema werden
präsentiert und kritisch hinterfragt. Dabei wird ein Leitfaden aufgestellt, der eine Evaluierung
möglicher Polaritonen-Phänomene ermöglicht. Um Wechselwirkungen dieser Art auch in den
hier untersuchtenMikronadeln nachzuweisen, werden Hochanregungs-PL-Messungen durchgeführt.
Dabei werden Messungen in der Mitte der Nadel sowie in der Nähe ihrer Ecken getätigt,
um spezielle Polaritonen-Propagationseffekte beobachten zu können.
Im zweiten Teil der Arbeit wird der Einfluß von irregulären und inhomogenen Resonatorformen
auf die Bildung von Flüstergalerie-Moden diskutiert. Dafür werden elongierte Teile der
Nadeln, die durch laterale Auswüchse entstehen, winkelaufgelöst bezüglich einer gerichteten
Auskopplung von Kavitätsmoden vermessen und verzerrte Mikronadeln, wie sie beim Biegen
entstehen, bezüglich der entstehenden Deformationseffekte und deren Einfluss auf die
Kavitätsmoden mittels hochaufgelöster Mikro-PL untersucht. Die experimentellen Ergebnisse
zu irregulären Resonatoren können durch FDTD-Simulationen bestätigt werden. Desweiteren
wurden Mikronadel- und Nanonadel-Quantengraben-Heterostrukturen hergestellt und deren
Lumineszenzeigenschaften diskutiert. Dabei wird speziell auf die Homogenität der Quantengrabenemission
eingegangen und Strategien zur Realisierung einer starken Kopplung zwischen
Flüstergalerie-Moden und Quantengraben-Exzitonen aufgestellt. Diese Strategien werden
experimentell umgesetzt und deren Ergebnisse anhand von Kathodolumineszenzmessungen
vorgestellt.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa.de:bsz:15-qucosa-104393 |
| Date | 28 January 2013 |
| Creators | Dietrich, Christof Peter |
| Contributors | Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissenschaften, Prof. Dr. Marius Grundmann, Prof. Dr. Oliver Benson |
| Publisher | Universitätsbibliothek Leipzig |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
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