研究目的
实现极细纺锤形半导体纳米线中的光传播，并研究纳米级聚光灯的形成及波长依赖行为，以应用于高分辨率纳米级光源和分束器。
研究成果
研究成功展示了纺锤形氧化锌纳米线中的光传播及纳米级聚光斑形成，其横向发射尺寸约为53纳米。FDTD模拟验证了实验结果，表明纺锤形态和锗掺杂能增强光学限制并降低损耗。此外还观察到波长依赖性行为，暗示该纳米线具有作为光分束器的潜力。这项工作推进了高分辨率纳米级光源及光电器件的设计发展。
研究不足
该研究仅限于特定锗掺杂的纺锤形ZnO纳米线；其普适性可能受限于其他材料或形貌。虽然二维FDTD模拟模型具有参考价值，但可能无法完全反映三维效应，且基底效应和样品差异性等实验条件可能会影响结果。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用化学气相沉积（CVD）法制备纺锤形锗掺杂氧化锌纳米线，并通过多种显微与光谱技术表征其结构、成分及光学特性。运用时域有限差分（FDTD）数值模拟方法对光传播进行建模。
2：样本选择与数据来源：
样本制备于石墨和硅基底上，选取具有纺锤形态的纳米线进行详细分析。
3：实验设备与材料清单：
设备包括高真空CVD系统、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线衍射仪（XRD，D8布鲁克）、原子力显微镜（AFM，FastScan，布鲁克）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM，Tecnai G2 F30 FEI）、能量色散谱仪（EDS）、阴极射线发光仪（CL，Gatan mono4）、微区光致发光仪（μ-PL）以及双束电镜聚焦离子束（FIB）工作站（Auriga蔡司）。材料包含ZnO、炭黑、GeO2粉末、氢气、甲烷、石墨片及陶瓷基底。
4：4）、微区光致发光仪（μ-PL）以及双束电镜聚焦离子束（FIB）工作站（Auriga蔡司）。材料包含ZnO、炭黑、GeO2粉末、氢气、甲烷、石墨片及陶瓷基底。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：在特定温压条件下通过CVD合成纳米线，转移至基底后采用SEM、XRD、AFM、HRTEM、EDS、CL及μ-PL进行表征。CL测量使用5千伏电子束及光电倍增管检测。FDTD模拟网格尺度设为Δx=Δz=1纳米并采用特定介电常数。
5：数据分析方法：
通过对比CL强度分布、光谱测量结果与模拟数据，解析光传播与发射特性。
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X-ray diffraction for phase analysis
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Atomic force microscopy for thickness profiling
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CL
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Cathode-ray luminescence for photonic property investigation
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High-vacuum chemical vapor deposition for nanowire synthesis
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