Люминесцентные свойства микро- и наноструктур на основе оксида цинка тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат физико-математических наук Якимов, Евгений Евгеньевич

• Якимов, Евгений Евгеньевич
• кандидат физико-математических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Якимов, Евгений Евгеньевич

Список условных обозначений.

Введение.

Глава 1. Литературный обзор.

§1.1. Фотолюминесценция.

§ 1.1.1. Прямые переходы «зона проводимости - валентная зона».

§ 1.1.2. Экситонная рекомбинация.

§ 1.1.3. Рекомбинационное излучение зона - примесь.

§ 1.1.4. Спонтанное и вынужденное излучение.

§ 1.1.5. Стимулированное излучение твердых тел.

§ 1.2. Оптические полупроводниковые микрорезонаторы для лазерной генерации.

§ 1.3. Оксид цинка.

§ 1.3.1. Характерные полосы люминесценции и природа их появления.

§ 1.3.2. ZnO наноструктуры.

§ 1.4. Задачи диссертации.

Глава 2. Получение образцов и методика эксперимента.

§ 2.1. Получение образцов.

§ 2.1.1. Синтез микрокристаллитов ZnO.

§ 2.1.2. Методика синтеза наностолбиков и наностержней 7п0, осажденных из газовой фазы.

§ 2.1.3. Получение нанокомпозитов опал-2пО.

§ 2.1.3.1. Синтез опала.

§ 2.1.3.2. Напыление ZnO.

§ 2.1.4. Массивы микроцилиндров ХпО, полученных методами микроструктурирования из пленки ХпО.

§ 2.1.4.1. Получение пленок ХпО.

§ 2.1.4.2. Получение массивов цилиндров ZnO.

§ 2.1.4.3. Получение пар цилиндров.

§ 2.2. Методика измерений.

§ 2.2.1. Люминесценция.

Глава 3. Спонтанная и стимулированная люминесценция микрокристаллитов ZnO.

§ 3.1. Микрокристаллиты ZnO.

§ 3.2. Спонтанная и стимулированная ультрафиолетовая люминесценция ZnO.

§ 3.3. Наностолбики и наностержни.

§ 3.4. Основные результаты.

Глава 4. Излучательные свойства оптических микрорезонаторов на основе тонких пленок оксида цинка.

§ 4.1. Люминесцентные свойства ZnO микрорезонаторов цилиндрической формы.

§ 4.2. Взаимодействие когерентных оптических связанных мод в близкорасположенных трехмерных ZnO микрорезонаторах цилиндрической формы.

§ 4.3. Основные результаты.

Глава 5. Люминесценция квантовых точек ZnO, полученных с помощью синтетического опала.

§5.1. Люминесценция квантовых ^г-очек ЪпО, цолученных с помощью синтетического опала.

§ 5.2. Основные результаты.

Список используемой литературы

Список условных обозначений

АСМ — Атомно силовая Микроскопия

РЭМ — Растровая Электронная Микроскопия

ФЛ — Фотолюминесценция

VLS — Процесс осаждения из газовой фазы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Люминесцентные свойства микро- и наноструктур на основе оксида цинка»

Актуальность темы диссертационной работы

Оптоэлектронные устройства в последнее время находят все более широкое применение. Их производство достигло промышленных масштабов, они используются в приборах освещения, дисковых накопителях и т.д. Для приборов, связанных с отображением информации или освещением, наиболее перспективными считаются полупроводники групп А3В5 и А2В6. В настоящее время наиболее актуальной является проблема получения светодиодов с излучением в видимой области спектра, работающих достаточно длительное время (более 10000 часов) без дополнительного охлаждения при температурах, порядка комнатной. Для получения таких структур желательно использовать прямозонные полупроводники (дно зоны проводимости и потолок валентной зоны находятся при одинаковом значении волнового вектора), так как вероятность излучательного перехода в них значительно выше, чем у непрямозонных, а выходящее излучение имеет больший квантовый выход.

Одним из подобных материалов является оксид цинка. Сейчас интерес к этому материалу достиг, пожалуй, наиболее высокой точки за все время его изучения, поскольку он является прямозонным полупроводником с широкой (3.3 еУ при 300 К) запрещенной зоной, что делает его перспективным для использования во многих оптоэлектронных устройствах. Некоторые из возможных применений ЪпО частично перекрываются другим широкозонным полупроводником - нитридом галлия (йаК 3.4 еУ при ЗООК), который сейчас широко используется в устройствах, где требуется зеленая, голубая и белая люминесценция. Тем не менее, ХпО имеет несколько преимуществ перед ваИ, например, он обладает большей энергией связи экситона (-60 мэВ), более высокой термической и радиационной стойкостью. Помимо этого, технология получения оксида цинка более проста, поэтому оптоэлектронные приборы на основе ЪпО будут иметь более низкую цену.

ЪпО может применяться также и в других приборах, например, для изготовления тонкопленочных полевых транзисторов, которые не требуют защитного покрытия, предотвращающего световую засветку, поскольку сделанные на ЪпО транзисторы не чувствительны к видимому

21 свету. Уровень легирования ТпО может достигать значений до 2-10 ст , причем легирование меняет свойства ХпО от изолятора через п-тип до металла, оставляя его оптически прозрачным, что делает его удобным для использования в плоских панелях дисплеев или в солнечных элементах.

Исследование оптических свойств, в частности, люминесценции наноструктур на основе оксида цинка в настоящее время представляет огромный интерес в связи с тем, что размерное квантование электронных и фотонных волновых функций может позволить существенно модифицировать и улучшить излучательные свойства этих структур.

Целью настоящей работы является исследование люминесцентных свойств низкоразмерных квантовых структур на основе оксида цинка для создания полупроводниковых светоизлучающих структур ультрафиолетового диапазона, а также изучение влияния условий роста, формы и размеров ZnO микро- и нанорезонаторов на пороговые и модовые характеристики лазерной генерации для создания эффективных лазерных источников света.

Научная новизна

Впервые исследовано:

- влияние отжига ZnO (в интервале от 100 до 1000°С) на спектры люминесценции, дефектный состав и морфологию порошкообразного соединения ZnO, полученного методом пиролиза раствора нитрата цинка;

- влияние формы и размеров нанокристаллов оксида цинка на пороговую мощность стимулированной люминесценции в ультрафиолетовой области спектра;

- влияние пространственного квантования фотонных волновых функций в одиночных и парных микрорезонаторах из ZnO цилиндрической формы диаметром 1.8 мкм, полученных методом электронно-лучевой литографии и реактивного ионного травления, на спектральную форму линий экситонного и зеленого свечения, а также на возникновение стимулированного излучения при оптическом импульсном возбуждении.

При изучении люминесцентных свойств нанокомпозитов опал-ZnO, полученных напылением оксида цинка на синтетический опал, обнаружено формирование квантовых точек оксида цинка на втором слое опала.

Практическая ценность:

1. Разработана технология формирования наноструктур из ZnO методом газофазного синтеза на подложках кремния ориентации {111}, которая может быть использована для изготовления нанолазеров ультрафиолетового диапазона.

2. Предложены технологические приемы для создания квантовых битов - элементов квантового компьютера, состоящих из пар двух близко расположенных трехмерных ZnO микрорезонаторов цилиндрической формы диаметром 1.8 мкм с разными расстояниями между ними.

3. Продемонстрирована возможность получения ансамбля квантовых точек ZnO в порах опала, что может найти применение для изготовления оптоэлектронных приборов.

Личный вклад автора.

Автором настоящей работы проведены практически все оптические измерения и часть теоретических расчетов, сформулированы положения, выносимые на защиту. Диссертация представляет собой работу, выполненную в соавторстве с сотрудниками лаборатории Интегральной оптики ИПТМ РАН (оптические измерения и получения пленок ХпО), лаборатории Роста Кристаллов ИФТТ РАН (изготовление синтетических опалов), исследовательской лабораторией из университета им. П. и М. Кюри, Париж, Франция (оптические измерения при больших мощностях накачки).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Экспериментально продемонстрированная возможность управления спектром и интенсивностью фотолюминесценции нанокристаллов оксида цинка путем их отжига в атмосфере за счет изменения содержания кислорода и концентрации оптически активных дефектов.

2. Оптимизация формы и размеров нанокристаллов оксида цинка для минимальных порогов стимулированной люминесценции в ультрафиолетовой области спектра. Показано, что нанокристаллы столбчатой формы с гексагональной огранкой имеют минимальный порог мощности оптического возбуждения.

3. Возможность получения узких пиков свечения в экситонной области спектра оксида цинка, обусловленных одномодовой лазерной генерацией пар из двух близко расположенных трехмерных ZnO микрорезонаторов цилиндрической формы диаметром 1.8 мкм с разными расстояниями между ними.

4. Формирование пространственно упорядоченного ансамбля квантовых точек на втором слое нанокомпозитов опал-ZnO путем напыления оксида цинка на поверхность синтетического опала.

Публикации и апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы изложены в 15 печатных работах, из них 13 статей, а также докладывались на 6 российских и международных конференциях:

1. XX Российская конференция по электронной микроскопии, 2004, Черноголовка, А.Н.Грузинцев, Е.Е.Якимов, М.А.Князев, В.Т.Волков "Исследование микронных и субмикронных микрорезонаторов ZnO методами растровой электронной микроскопии и оптики".

2. Opto-Ireland, 2005, Dublin, G.A.Emelchenko, A.N.Gruzintsev, W.M.Masalov, E.N.Samarov, A.V.Bazhenov, E.E.Yakimov."Opal-ZnO nanocomposites, structure and emission properties".

3. XIV Российский симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел, 2005, Черноголовка. А.Н.Грузинцев, В.Т.Волков, М.А.Князев, Е.Е.Якимов "Взаимодействие когерентных оптических связанных мод в близкорасположенных трехмерных ZnO микрорезонаторах цилиндрической формы".

4. PECS VI International symposium on photonic and electromagnetic crystal structures, 2005, Crit, G.A.Emelchenko, A.B.Kulakov, E.N.Samarov, A.N.Gruzintsev, E.E.Yakimov "Luminescense of zinc oxide nanodots".

5. OPTRO, 2005, Paris, France. A.N.Gruzintsev, C.Barthou, P.Benalloul, E.E.Yakimov "Ultraviolet laser emission from self assembled ZnO nanopowders".

6. OPTRO, 2005, Paris, France. A.N.Gruzintsev, A.A.Redkin, E.E.Yakimov, C.Barthou, A.B.Kulakov, E.N.Samarov, G.A.Emelchenko "Luminescence of the zinc oxide and gallium nitride nanowire".

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 110 наименований, содержит 121 страницу текста, включает 51 рисунок, 4 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника на квантовых эффектах», Якимов, Евгений Евгеньевич

Основные результаты исследований, изложенных в диссертации, опубликованы в следующих работах:

1) А.Н.Грузинцев, В.Т.Волков, Е.Е.Якимов "Фотоэлектрические свойства ZnO, легированного акцепторными примесями Си и Ag", ФТП, 2003, т.37, с.275-279.

2)А.Н.Грузинцев, В.Т.Волков, Г.А.Емельченко, И.А.Карпов, В.М.Масалов, Г.М.Михайлов, Е.Е.Якимов. "Люминесценция квантовых точек ZnO, полученных с помощью синтетического опала", ФТП, 2003, т.37, с.330-333.

3) А.Н.Грузинцев, В.Т.Волков, Е.Е.Якимов "Фотоэлектрохимическое окисление и травление оксида цинка в воде", Микроэлектроника, 2004, т.ЗЗ, №1, с.33-40.

4) A.N.Gruzintsev, V.T.Volkov, G.A.Emelchenko, I.A.Kaipov, W.M.Masalov, G.M.Mihailov, E.E.Yakimov. "Luminescence of 2D ordered array of the ZnO quantum nanodots obtained by means of the synthetic opal", Thin Solid Films, 2004, v.459, p.l 11-114.

5) В.М.Масалов, Э.Н.Самаров, Г.И.Волкодав, Г.А.Емельченко, А.В.Баженов, С.И.Божко, И.А.Карпов, А.Н.Грузинцев, Е.Е.Якимов "УФ люминесценция ZnO инфильтрованного в опаловую матрицу", ФТП, 2004, т.38, с.884-889.

6) А.Н.Редькин, В.И.Таций, З.И.Маковей, А.Н.Грузинцев, Е.Е.Якимов. "Газофазный химический синтез нитрида галия с использованием металлического галия и хлорида аллюминия", Неорганические материалы, 2004, т.40, №10, с. 1197-1202.

7) А.Н.Грузинцев, В.Т.Волков, С.В.Дубонос, М.А.Князев, Е.Е.Якимов "Люминесцентные свойства ZnO микрорезонаторов цилиндрической формы", ФТП, 2004, т.38, №12, с.1473-1478.

8) А.Н.Георгобиани, А.Н.Грузинцев, Е.Е.Якимов, C.Barthou, P.Benalloul "Спонтанная и стимулированая люминесценция ZnO:N при температуре 77К", ФТП, 2005, т.39, 692-696.

9) Г.А.Емельченко, А.Н.Грузинцев, М.Н.Ковальчук, В.М.Масалов, Э.Н.Самаров, Е.Е.Якимов, C.Barthou, P.Benalloul, И.И.Зверькова

Нанокомпозиты опал-ZnO структура и эмиссионные свойства", ФТП, 2005, т.39, с.1375-1379.

10) G.A.Emelchenko, A.N.Gruzintsev, W.M.Masai ov, E.N.Samarov, A.V.Bozhenov, E.E.Yakimov. "ZnO infiltrated opal: influence of the stop-zone on the UV spontaneous emission", Journal of optics A: Pure and Applied Optics 7, 2005, S213-S218.

11) А.Н.Грузинцев, Е.Е.Якимов "Влияние отжига на люминесцентные свойства и состав собственных деффектов ZnO", Неорганические материалы, т.41, №7, 2005, с.828-833.

12) Gennadi A. Emelchenko, Alexander N. Gruzintsev, Marina N. Kovalchuk, Vladimir M. Masalov, Eduard N. Samarov, Eugeny E. Yakimov, Carlos Barthou, and Irina I. Zverkova «Opal-ZnO nanocomposites: structure and emission properties" Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. Vol. 5825, p. 283-289, 2005.

13) Gennadi A. Emelchenko, Vladimir Masalov, Eduard Samarov, Alexander Grusintsev, Eugeny Yakimov, Gennadi Volkodav, Igor Karpov, Anatolii Bazhenov, and Sergei Bozhko «UV luminescence of ZnO infiltrated in opal matrix» Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. Vol. 5450, p. 54-61, 2004.

Заключение

Целью настоящей работы является исследование люминесцентных свойств низкоразмерных квантовых структур на основе оксида цинка для создания полупроводниковых светоизлучающих структур ультрафиолетового диапазона, а также изучение влияния условий роста, формы и размеров 2п0 нанорезонаторов на пороговые и модовые характеристики лазерной генерации для создания в процессе синтеза эффективных лазерных источников света.

На основании полученных экспериментальных и теоретических результатов в работе можно сделать следующие основные выводы:

1. Исследовано влияние отжига на воздухе при различных температурах от 100 до 1000°С на спектры люминесценции, дефектный состав и морфологию порошкообразного соединения ЪаО, полученного методом пиролиза раствора нитрата цинка. Показано, что в исходных кристаллах оксида цинка существует полоса свечения, связанная с избытком кислорода, который сохраняется при температурах отжига, не превышающих 200°С. При более высокотемпературном отжиге из кристаллической решетки испаряется преимущественно кислород, что приводит к росту зеленой полосы люминесценции. Обнаружен неэлементарный характер зеленой полосы свечения. Показано, что высокотемпературный отжиг приводит к увеличению размера гранул порошка ZnO. Обнаружены пики свечения связанных и свободных экситонов и биэкситонов, а также стимулированное ультрафиолетовое излучение за счет неупругого взаимодействия экситонов при увеличении мощности оптической накачки.

2. Исследовано влияние формы и размеров нанокристаллов оксида цинка на пороги лазерной генерации в ультрафиолетовой области спектра. Показано, что наностержни с гексагональной огранкой имеют минимальный порог мощности оптического возбуждения для диаметров нанорезонаторов 100-200 нм, сравнимых с длиной поглощения возбуждающего света. Установлен различный механизм лазерной генерации нанокристаллов в форме призм и пирамид с гексагональным основанием. Методами электронной микроскопии установлена высокая однородность нанокристаллов ZnO по форме и размеру, а также зависимость этих параметров от условий газофазного синтеза из элементов.

3. Исследовано влияние пространственного квантования фотонных волновых функций в микрорезонаторах ZnO цилиндрической формы диаметром 1.8 мкм, полученных методом электронно-лучевой литографии и реактивного ионного травления, на спектральную форму линий экситонного и зеленого свечения, а также на возникновение стимулированного излучения при оптическом импульсном возбуждении. Обнаружены узкие пики свечения в экситонной области спектра оксида цинка, обусловленные одномодовой лазерной генерацией. Исследованы люминесцентные свойства пар из двух близко расположенных трехмерных ZnO микрорезонаторов с разными расстояниями между ними. Обнаружено уширение линии стимулированной ультрафиолетовой люминесценции на связанных фотонных модах двух микрорезонаторов при их сближении. Проведен теоретический расчет энергии обменного взаимодействия связанных мод двух микрорезонаторов в зависимости от расстояния между ними, полученные результаты достаточно хорошо согласуются с экспериментом.

4. Исследованы люминесцентные свойства структуры нанокомпозитов опал-ZnO, полученных из синтетического опала и напыленного на него оксида цинка. Обнаружено квантование волновой функции электрона, при возбуждении наноразмерных объектов ZnO из пор опала, расположенных на втором приповерхностном слое, По полученным энергиям расщепления была проведена оценка размеров островков оксида цинка.

Автор глубоко признателен своему научному руководителю Александру Николаевичу Грузинцеву за постоянное внимание, многочисленные обсуждения и всестороннюю поддержку на всех этап настоящей работы, а также непосредственного участника всех проводимых исследований. Также хочу поблагодарить Владимира Тимофеевича Волкова, Сергея Валентиновича Дубоноса и сотрудника ИФТТ РАН Геннадия Анатольевича Емельченко за полученные высококачественные материалы для исследований и всестороннее обсуждение полученных результатов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Якимов, Евгений Евгеньевич, 2006 год

1. К.В.Шалимова, Физика полупроводников, М. Энергоиздат, 392 с. ил. (1985).

2. S.L.McCall, A.FJ.Levi, R.E.Slusher, S.J.Pearton, R.A.Logan, Whispering-gallery mode microdisk lasers, Appl. Phys. Lett., 60, 289 (1992).

3. R.E.Slusher, A.F.J.Levi, U.Mohideen, S.L.McCall, S.J.Pearton and R.A.Logan, Threshold Characteristics of Semiconductor Microdisk Lasers, App. Phys. Lett. 63, 1310-1312 (1993).

4. T.Gutbrod, M.Bayer, A.Forhel, J.P.Reithmaier, Weak and strong coupling of photons and excitons in photonic dots, Phys. Rev. В 57, 9950 (1998).

5. A.V.Maslov, C.Z.Ning, Reflection of guided modes in a semiconductor nanowire laser, Appl. Phys. Lett. 83, 1237 (2003).

6. В.И.Белявский, Экситоны в низкоразмерных системах, СОЖ, №5, с.93-99 (1997).

7. В.А.Кульбачинский, Полупроводниковые квантовые точки, СОЖ, №4, с.98-104 (2001).

8. В.Г.Голубев, Д.А.Курдюков, А.В.Медведев, А.Б.Певцов, Л.М.Сорокин, Дж.Хатчисон, Структурныеи фотонные свойства нанокомпозитов опал-GaN, том 35, вып. 11, ФТП (2001).

9. C.W.Bunn, The lattice-dimensions of zinc oxide, Proc. Phys. Soc. London 47, 835 (1935).

10. R.B.Heller, J.McGannon and A.H.Weber, Precision Determination of the Lattice Constants of Zinc Oxide, J. Appl. Phys. 21, 1283 (1950).

11. T.B.Rymer and G.D.Archard, Anomalous lattice constants of zinc oxide, Research London, 5, 292 (1952).

12. TJ.Gray, J.Am.Ceram, Sintering of Zinc Oxide, Soc. 37, 534 (1954).

13. G.P.Mohatny and L.V.Azaroff, J.Chem, Electron Density Distributions in ZnO Crystals, Phys. 35, 1268 (1961).

14. A.A.Khan, X-ray determination of thermal expansion of zinc oxide, Acta Crystallogr., Sect. A: Cryst. Phys., Diffr., Theor. Gen.Crystallogr. A24, 403 (1968).

15. R.R.Reeber, Lattice parameters of ZnO from 4.2° to 296°K, J. Appl. Phys. 41, 5063 (1970).

16. D.C.Reynolds and T.C.Collins, Excited Terminal States of a Bound Exciton-Donor Complex in ZnO, Phys. Rev. 185, 1099 (1969).

17. D.G.Thomas, The exciton spectrum of zinc oxide, J. Phys. Chem. Solids 15, 86 (1960).

18. Y.S.Park, C.W.Litton, T.C.Collins and D.C.Reynolds, Exciton Spectrum of ZnO, Phys. Rev. 143, 512 (1965).

19. R.J.Collins and D.A.Kleinman, Infrared reflectivity of zinc oxide, J.Phys. Chem. Solids 11, 190 (1959).

20. R.L.Weiher, Optical Properties of Free Electrons in ZnO, Phys. Rev. 152, 736 (1966).

21. W.S.Bear, Faraday Rotation in ZnO: Determination of the Electron Effective Mass, Phys. Rev. 154, 785 (1967).

22. W.L.Bond, Measurement of the Refractive Indices of Several Crystals, J. Appl. Phys. 36,1674 (1965).

23. W.Y.Liang and A.D.Yoffe, Transmission Spectra of ZnO Single Crystals, Phys. Rev. Lett. 20, 59 (1968).

24. A.R.Hutson, Piezoelectric Scattering and Phonon Drag in ZnO and CdS, J. Appl. Phys. 32, 2287(1961).

25. J.L.Freeouf, Far-Ultraviolet Reflectance of II-VI Compounds and Correlation with the Penn—Phillips Gap, Phys. Rev. B 7, 3810 (1973).

26. O.F.Schirmer and D.Zwingel, The yellow luminescence of zinc oxide, Solid State Commun. 8, 1559 (1970).

27. J.J.Hopfield and D.G.Thomas, Polariton Absorption Lines, Phys. Rev. Lett. 15, 22 (1965).

28. Y.S.Park and J.R.Schneider, Index of Refraction of ZnO, J. Appl. Phys. 39,3049 (1968).

29. T.C.Damen, S.P.S.Porto and B.Tell, Raman Effect in Zinc Oxide, Phys. Rev. 142, 570(1966).

30. C.A.Arguello, D.L.Rousseau and S.P.S.Porto, First-Order Raman Effect in Wurtzite-Type Crystals, Phys. Rev. 181, 1351 (1969).

31. R.H.Callender, S.S.Sussman, M.Selders and R.K.Chang, Dispersion of Raman Cross Section in CdS and ZnO over a Wide Energy Range, Phys. Rev. B 7, 3788 (1973).

32. J.M.Calleja and M.Cardona, Resonant Raman scattering in ZnO, Phys. Rev. B 16, 3753 (1977).

33. M.Tsuboi and A.Wada, Optically Active Lattice Vibrations in Wurtzite-Type Crystals of Zinc Oxide and Cadmium Sulfide, J. Chem. Phys. 48, 2615 (1968).

34. S.P.S.Porto and R.S.Krishnan, Raman Effect of Corundum, J. Chem. Phys. 47, 1009(1967).

35. S.S.Mitra, O.Brafman, W.B.Daniels and R.K.Crawford, Pressure-Induced Phonon Frequency Shifts Measured by Raman Scattering, Phys. Rev. 186, 942(1969).

36. D.C.Look, D.C.Reynolds, J.W.Hemski, R.L.Jones and J.R.Sizelove, Production and annealing of electron irradiation damage in ZnO, Appl. Phys. Lett. 75, 811 (1999).

37. S.O.Kucheyev, J.S.Williams, C.Jagadish, J.Zou, C.Evans, A.J.Nelson and A.V.Hamza, Ion-beam-produced structural defects in ZnO, Phys. Rev. B 67, 094115 (2003).

38. D.C.Look, Recent advances in ZnO materials and devices, Mater. Sei. Eng. B 80, 381 (2001).

39. X.Gu, M.A.Reshchikov, A.Teke, D.Johnstone, H.Morkoc, B.Nemeth and J.Nause, GaN epitaxy on thermally treated c-plane bulk ZnO substrates with O and Zn faces, Appl. Phys. Lett. 84, 2268 (2004).

40. G.Galli and J.E.Coker, Epitaxial ZnO on sapphire, Appl. Phys. Lett. 16, 439 (1970).

41. M.Shiloh and J.Gutman, Growth of ZnO single crystals by chemical vapour transport, J. Cryst. Growth 11, 105 (1971).

42. D.F.Croxall, R.C.C.Ward, C.A.Wallace and R.C.Keil, Hydrothermal growth and investigation of Li-doped zinc oxide crystals of high purity and perfection, J. Cryst. Growth 22, 117 (1974).

43. E.Ohshima, H.Ogino, I.Niikura, K.Maeda, M.Sato, M.Ito and T.Fukuda, Growth of the 2-in-size bulk ZnO single crystals by the hydrothermal method, J. Cryst. Growth 260, 166 (2004).

44. J.-M.Ntep, S.S.Hassani, A.Lusson, A.Tromson-Carli, D.Ballutaud, G.Didier and R.Triboulet, ZnO growth by chemical vapour transport, J.Cryst. Growth 207, 30 (1999).

45. A.N.Gruzintsev, V.T.Volkov C.Barthou, P.Benalloul, J.-M.Frigerio, Stimulated emission from Zn0-Si02-Si thin film nanoresonators obtained by magnetron sputtering method, Thin solid films 459, 262 (2004).

46. K.Iwata, P.Fons, S.Niki, A.Yamada, K.Matsubara, K.Nakahara, T.Tanabe and H.Takasu, ZnO growth on Si by radical source MBE, J.Crystal Growth, v.214/215, p.50-54 (2000).

47. T.V.Butkhuzi, T.G.Chelidze, A.N.Georgobiani, D.L.Jashiashvili, T.G.Khulordava and B.E.Tsekvava, Exciton photoluminescence of hexagonal ZnO, Phys. Rev. B, v.58, №16, p.10692-10695 (1998).

48. А.Н.Георгобиани, М.Б.Котляревский, В.В.Кидалов, Л.С.Лепнев, И.В.Рогозин, Люминесценция ZnO с собственно-дефектной проводимостью р-типа, Неорг.мат., т.37, №11, с.1-5 (2001).

49. K.Tamura, A.Ohtomo, K.Saikusa, Y.Osaka, T.Makino, Y.Segawa, M.Sumiya, S.Fuke, H.Koinuma and M.Kawasaki, Epitaxial growth of ZnO films on lattice-matched ScAlMg04 (0001) substrates, J. Crystal Growth, v.214/215, p.59-62 (2000).

50. H.Kumano, A.A.Ashrafi, A.Ueta, A.Avramescu and I.Suemune, Luminescence properties of ZnO films grown on GaAs substrates by molecular-beam epitaxy excited by electron-cyclotron resonance oxygen plasma, J. Crystal Growth, v.214/215, p.280-283 (2000).

51. T.Sekiguchi, K.Haga and K.Inaba, ZnO films grown under the oxygen-rich condition, J. Crystal Growth, v.214/215, p.68-71 (2000).

52. A.Miyake, H.Kominami, H.Tatsuoka, H.Kuwabara, Y.Nakanishi and Y.Hatanaka, Luminescent properties of ZnO thin films grown epitaxially on Si substrate, J.Crystal Growth, v.214/215, p.294-298 (2000).

53. T.Sekiguchi, S.Miyashita, K.Obara, T.Shishido and N.Sakagami, Hydrothermal growth of ZnO single crystals and their optical characterization, J. Crystal Growth, v.214/215, p.72-76 (2000).

54. N.Ohashi, T.Nakata, T.Sekiguchi, H.Hosono, M.Mizuguchi, T.Tsurumi, J.Tanaka and H.Haneda, Yellow emission from zinc oxide giving an electron spin resonance signal at g = 1.96, Jpn J. Appl. Phys., v.38, part2, №2A, p.Ll 13-L115 (1999).

55. Ю.М.Гербштейн, Я.М.Зеликин, О красной полосе люминесценции окиси цинка. Оптика и спектроскопия, т.28, вып.5, с.961-963 (1970).

56. T.V.Butkhuzi, A.V.Bureyev, A.N.Georgobiani, N.P.Kekelidze and T.G.Khulordava, Optical and electrical properties of radical beam gettering epitaxy grown n- and p-type ZnO single crystals, J. Crystal Growth, v.117, p.366-369 (1992).

57. И.П.Кузьмина, В.А.Никитенко, Окись цинка. Получение и оптические свойства, Москва, "Наука", 168 (1984).

58. Ю.М.Гербштейн, Я.М.Зеликин, О природе центров желто-оранжевой люминесценции окиси цинка. Оптика и спектроскопия, т.27, вып.З, с.515-516 (1969).

59. E.Mollwo, D.Zwingle, ESRZ and luminescence of trapped hole centers in ZnO and Su02, J. Lumin., v.12/13, p.441-445 (1976).

60. Z.L.Wang, Nanostructures of zinc oxide, Mater. Today 7, 26 (2004).

61. Z.W.Pan, Z.R.Dai and Z.L.Wang, Nanobelts of Semiconducting Oxides, Science 291, 1947 (2001).

62. Z.L.Wang, Zinc oxide nanostructures: growth, properties and applications, J. Phys.: Condens. Matter 16, R 829 (2004).

63. Y.W.Heo, D.P.Norton, L.C.Tien, Y.Kwon, B.S. Kang, F.Ren, S.J.Pearton and J.R.LaRoche, ZnO nanowire growth and devices, Mater. Sci. Eng., R. 47, 1 (2004).

64. X.Duan, Y.Huang, Y.Cui, J.Wang, and C.M.Lieber, Indium phosphide nanowires as building blocks for nanoscale electronic and optoelectronic devices, Nature (London) 409, 66 (2001).

65. M.H.Huang, Samuel Mao, Henning Feick, Haoquan Yan, Yiying Wu, Hannes Kind, liieke Weber, Richard Russo, Peidong Yang, Room-Temperature Ultraviolet Nanowire Nanolasers, Science 292, 1897 (2001).

66. X.Y.Kong, Y.Ding, R.Yang and Z.L.Wang, Single-Crystal Nanorings Formed by Epitaxial Sell-Coiling of Polar Nanobelts, Science 303, 1348 (2004).

67. X.D.Bai, P.X.Gao, Z.L.Wang and E.G.Wang, Dual-mode mechanical resonance of individual ZnO nanobelts, Appl. Phys. Lett. 82, 4806 (2003).

68. V.A.L.Roy, A.B.Djurisic, W.K.Chan, J.Gao, H.F.Lui and C.Surya, Luminescent and structural properties of ZnO nanorods prepared under different conditions, Appl. Phys. Lett. 83, 141 (2003).

69. S.F.Yu, C.Yuen, S.P.Lau, W.I.Park and G.-C.Yi, Random laser action in ZnO nanorod arrays embedded in ZnO epilayers, Appl. Phys. Lett. 84, 3241 (2004).

70. Z.Qiu, K.S.Wong, M.Wu, W.Lin and H.Xu, Microcavity lasing behavior of oriented hexagonal ZnO nanowhiskers grown by hydrothermal oxidation, Appl. Phys. Lett. 84, 2739 (2004).

71. H.Chik, J.Liang, S.G.Cloutier, N.Kouklin and J.M.Xu, Periodic array of uniform ZnO nanorods by second-order self-assembly, Appl. Phys. Lett. 84, 3376 (2004).

72. Q.X.Zhao, M.Willander, R.E.Morjan, Q.-H.Hu and E.E.B.Campbell, Optical recombination of ZnO nanowires grown on sapphire and Si substrates, Appl. Phys. Lett. 83, 165 (2003).

73. W.I.Park, D.H.Kim, S.-W.Jung and G.-C.Yi, Metalorganic vapor-phase epitaxial growth of vertically well-aligned ZnO nanorods, Appl. Phys. Lett. 80, 4232 (2002).

74. X.Liu, X.Wu, H.Cao and R.P.H.Chang, Growth mechanism and properties of ZnO nanorods synthesized by plasma-enhanced chemical vapor deposition, J. Appl. Phys. 96, 3141 (2004).

75. Y.B.Li, Y.Bando and D.Golberg, ZnO nanoneedles with tip surface perturbations: Excellent field emitters, Appl. Phys. Lett. 84, 3603 (2004).

76. P.X.Gao and Z.L.Wang, Nanopropeller arrays of zinc oxide, Appl. Phys. Lett. 84, 2883 (2004).

77. W.D.Yu, X.M.Li and X.D.Gao, Self-catalytic synthesis and photoluminescence of ZnO nanostructures on ZnO nanocrystal substrates, Appl. Phys. Lett. 84, 2658 (2004).

78. A.B.Djurisic, Y.H.Leung, W.C.H.Choy, K.W.Cheah and W.K.Chan, Visible photoluminescence in ZnO tetrapod and multipod structures, Appl. Phys. Lett. 84, 2635 (2004).

79. Z.L.Wang, X.Y.Kong and J.M.Zuo, Induced Growth of Asymmetric Nanocantilever Arrays on Polar Surfaces, Phys. Rev. Lett. 91, 185502 (2003).

80. B.P.Zhang, N.T.Binh, Y.Segawa, Y.Kashiwaba and K.Haga, Photoluminescence study of ZnO nanorods epitaxially grown on sapphire (1120) substrates, Appl. Phys. Lett. 84, 586 (2004).

81. A.Ladenburger, M.Haupt, R.Sauer, K.Thonke, H.Xu and W.A.Goedel, Characterization of regular ZnO and ZnxCd|vO nano-'donuts' cast in particle templated porous membranes, Physica E (Amsterdam) 17, 489 (2003).

82. R.Konenkamp, R.C.Word and C.Schlegel, Vertical nanowire light-emitting diode, Appl. Phys. Lett. 85, 6004 (2004).

83. X.D.Wang, Y.Ding, C.J.Summers and Z.L.Wang, Large-Scale Synthesis of Six-Nanometer-Wide ZnO Nanobelts, J. Phys. Chem. B 108, 8773 (2004).

84. X.Y.Kong and Z.L.Wang, Spontaneous Polarization-Induced Nanohelixes, Nanosprings, and Nanorings of Piezoelectric Nanobelts, Nano Lett. 3, 1625 (2003).

85. Y.W.Heo, L.C.Tien, Y.Kwon, S.J.Pearton, B.S.Kang, F.Ren and J.R.LaRoche, Pt/ZnO nanowire Schottky diodes, Appl. Phys. Lett. 85, 3107 (2004).

86. M.S.Arnold, P.Avouris, Z.W.Pan and Z.L.Wang, Field-Effect Transistors Based on Single Semiconducting Oxide Nanobelts, J. Phys. Chem. B 107, 659 (2003).

87. W.I.Park, J.S.Kim, G.-C.Yi, M.HBae and H.-J.Lee, Fabrication and electrical characteristics of high-performance ZnO nanorod field-effect transistors, Appl. Phys. Lett. 85, 5052 (2004).

88. Z.Fan, D.Wang, P.-C.Chang, W.-Y.Tseng and J.G.Lu, ZnO nanowire field-effect transistor and oxygen sensing property, Appl. Phys. Lett. 85, 5923 (2004).

89. Z.Fan, P.-C.Chang, J.G.Lu, E.C.Walter, R.M.Penner, C.-H.Lin and H.P.Lee, Photoluminescence and polarized photodetection of single ZnO nanowires, Appl. Phys. Lett. 85, 6128 (2004).

90. Y.W.Heo, L.C.Tien, Y.Kwon, D.P.Norton, S.J.Pearton, B.S.Kang and F.Ren, Depletion-mode ZnO nanowire field-effect transistor, Appl. Phys. Lett. 85, 2274 (2004).

91. S.A.Studenikin, N.Golego, M.Cocivera, Fabrication of Green and Orange Photoluminescent, Undoped ZnO Films Using Spray Pyrolysis, J. Appl. Phys. vol. 84, Issue 4, 2287 (1998).

92. S.A.Studenikin, N.Golego and M.Cocivera, Fabrication of green and orange photoluminescent, undoped films using spray pyrolisis, J. of Appl. Phys. vol.84. №4, p.2287-2294 (1998).

93. Т.В.Бутхузи, А.Н.Георгобиани, Е.Зада-Улы, Б.Т.Эльтазаров, Т.Г.Хулордава, Люминесценция монокристаллических слоев окиси цинка п- и р- типа проводимости, Труды ФИАН, т. 182. с. 140-187 (1987).

94. А.Н.Грузинцев, В.Т.Волков, И.И.Ходос, Т.В.Никифорова, М.Н.Ковальчук, Люминесцентные свойства пленок ZnO, легированных акцепторами первой группы: Си, Ag и Аи, Микроэлектроника, т.31, №3, с.234-240 (2002).

95. А.Н.Грузинцев, В.Т.Волков, Е.Е.Якимов, Фотоэлектрические свойства пленок ZnO, легированных акцепторными примесями Си и Ag, ФТП т.37, вып.З, с.275-278 (2003).

96. A.V.Maslov, C.Z.Ning, Reflection of quided modes in a semiconductor nanowire laser, Appl. Phys. Lett. v.83, p. 1237-1239 (2003).

97. D.M.Bagnall, Y.F.Chen, Z.Zhu, T.Yao, S.Koyama, M.Y.Shen and T.Goto, Optically pumped lasing of ZnO at room temperature, Appl. Phys. Lett, v.70, №17, p.2230-2235 (1997).

98. H.J.Ko, Y.F.Chen, T.Yao, K.Miyajima, A.Yamamoto, T.Goto, Biexciton emission from high-quality ZnO films grown on epitaxial GaN by plasma-assisted molecular-beam epitaxy, Appl.Phys.Lett, 77, 537 (2000).

99. A.N.Georgobiani, A.N.Gruzintsev, E.E.Yakimov, C.Barthou and P.Benalloul, Spontaneous and stimulated UV luminescence of ZnO:N at 77K, Semiconductors, v.39, №6, p.661-665 (2005).

100. А.Н.Грузинцев, В.Т.Волков, С.В.Дубонос, М.А.Князев,

101. E.Е.Якимов. Люминесцентные свойства ZnO -микрорезонаторов цилиндрической формы, ФТП, т.38, №12, с. 1473-1476 (2004).

102. A.N.Gruzintsev, V.T.Volkov, C.Barthou and P.Benalloul, Stimulated emission from Si-Si02-Zn0 thin film nanoresonators obtained by magnetron sputtering method, Thin Solid Films v.459, p.262-268 (2004).

103. H.Piller, R.Hauschild, J.Zeller, C.Klingshirn, H.Kalt, R.Kling,

104. F.Reuss, C.Kircher and A.Waag, Temperature-dependent luminescence dynamics in ZnO nanorods, Journal of Luminescence, v.112, p.173-176 (2005).

105. T.Hirai, Y.Harada, S.Hashimoto, T.Itoh and N.Ohno, Luminescence of excitons in mesoscopic ZnO particles, Journal of Luminescence v. 112, p.196-199 (2005).

106. M.H.Huang, S.Mao, H.Feick, H.Yan, Y.Wu, H.King, Room-temperature ultraviolet nanowire nanolaser, Science, v.292, p. 1897-1899 (2001).

107. В.М.Масалов, Э.Н.Самаров, Г.И.Волкодав, Г.А.Емельченко, А.В.Баженов, С.И.Божко, И.А.Карпов, А.Н.Грузинцев, Е.Е.Якимов "УФ люминесценция ZnO инфильтрованного в опаловую матрицу", ФТП, т.38, с.884-889 (2004).

108. Л.Д.Ландау, Е.М.Лившиц, Квантовая механика нерелятивистская теория, том 3, Москва, "Наука" (1989).