激光辐照改性GaAs纳米线中可见光范围光致发光的观测

我们研究了聚焦激光束在具有轴向闪锌矿/纤锌矿（ZB/WZ）异质结构的GaAs纳米线中诱导的结构和化学变化。实验结合了透射电子显微镜、能量色散X射线光谱、拉曼散射和光致发光光谱进行。对于异质结构的两种组分，发现在大气环境下的激光辐照产生了由晶态砷和非晶态GaO$_{x}$组成的双层表面层。后者导致了GaAs纳米线光致发光谱中1.76 eV处峰的出现。在增加的激光功率密度下，由于样品加热，表面晶态砷的蒸发以及$\beta$-Ga$_{2}$O$_{3}$纳米晶的形成在纳米线闪锌矿部分表面进行。所形成的纳米晶呈现出1.7-2.4 eV可见光范围的光致发光带。在相同的功率密度下，对于纳米线的纤锌矿部分，发生完全非晶化并伴随$\beta$-Ga$_{2}$O$_{3}$纳米晶的形成。观测到的WZ-GaAs向$\beta$-Ga$_{2}$O$_{3}$纳米晶的转变，为构建用于光电子和光子学应用的轴向和径向异质结构ZB-GaAs/$\beta$-Ga$_{2}$O$_{3}$提供了一种可行途径。