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通过化学沉淀方法反应制得ZnO粉末样品，设计热辅助激光退火(200mW532nm连续激光)和实时在线拉曼光谱监控聚焦点样品结构变化的实验方法在压实的粉体样品上生成ZnO微晶。微晶多呈针状辐射结构或片状结构，针状具有六角柱形结构，特征长度在10微米量级，直径在几百纳米到微米之间。具体分析激光退火点周围发光情况得到在微晶聚集附近材料发光特别强，呈现标准ZnO带边发光结构。利用制作出的微晶样品我们得到室温光致发光谱中带边激子发光峰(NBE)为深能级缺陷发光峰(DBE)的近450倍、10K低温PL谱中清晰分辨5阶自由激子声子伴线。这充分说明微晶结构及发光性能非常良好。
改进上面微晶制作方法，为减少自身制作材料可能的杂质引入，我们增加激光功率(1W532nm连续激光)，使用市售光谱纯级ZnO粉末样品，同样在激光聚焦点附近生成类似上部分制作出的微晶样品。在分析低温拉曼谱信号过程中无意中发现材料具有比较强的反斯托克斯发光(Anti-StokesPhotoluminescence)信号，通过深入研究，我们第一次报道了10K低温ZnO材料2.33eV光激发产生3.359eV带边激子发光的特别结果，上转换能量实际值达到1.1eV。分析上转换发光随激发光功率变化关系我们得出在我们现有实验中不存在非线性双光子效应，并且分析上转换发光带边及深能级信号随温度和激发光功率的依赖关系我们得出ZnO绿光缺陷发光包起因于深施主的氧空位到价带的跃迁。利用氧空位本征深施主缺陷能级，并采用实中间态两步双光子吸收(two-steptwo-photonabsorptionTSTPA)理论，我们得出了反斯托克斯发光的一个合理微观解释。