首款真正的三元近红外III-V纳米线激光器

图1：经InAlGaAs钝化的GaAsSb纳米线（锑含量约20%）的扫描电子显微镜（SEM）图像：（a）间距为10μm的阵列概览图像；（b）单个纳米线的高倍放大图像；（c）显示顶端Ga液滴的纯核GaAsSb参考图像；（d）核壳GaAsSb-InAlGaAs纳米线的相应图像。（e）GaAsSb-InAlGaAs核壳结构的横截面扫描透射电子显微镜高角环形暗场（STEM-HAADF）图像和层叠彩色编码示意图。

GaAsSb纳米线激光器生长在0.3μm GaAs纳米线成核杆上。纳米线激光器的激光腔长约为5.2μm。GaAsSb的生长温度为660°C，以期达到25%的锑含量。核直径约为260-270nm，同时添加了约30nm的四元In_0.5Al_0.17Ga_0.33As作为壳钝化层。外壳生长温度为420°C。

利用能量色散X射线光谱（EDXS）对成分略有不同（锑含量约为20%）的纳米线进行研究，结果表明，GaAsSb内核由两个区域组成：锑含量较高的内部区域（20%）和锑含量较低的外部区域（15%）。这些成分沿生长轴一致。

研究团队评论道：“中心（富含锑）区域源于沿纳米线轴进行的VLS-GaAsSb生长，而周围区域则源于自发的气固（VS）侧壁生长，其通过阶流生长稳定了非锥形纳米线形态。”

激光器内部和外部的锑含量分别增至25%和20%，目的是将光谱响应转移到1.2μm以上的波长。

将位于蓝宝石上的单个纳米线置于10K和250K的光泵浦下（图2）。在较高的泵浦功率下会出现激光，能量范围约在1.06eV和1.15eV之间时，出现明显峰值。阈值以下，光谱在1.28μm波长附近达到峰值。10K时，约从11μJ/cm²开始从放大自发辐射向激光过渡。250K峰值的能量约移动50meV，反映了热带隙的缩小。10K和250K的激光阈值分别为12.1μJ/cm²和45.2μJ/cm²。其中一个纳米线的10K激光阈值低至3.2μJ/cm²。