Письма в ЖЭТФ, том 115, вып. 9, с. 554 - 561

Низкопороговая лазерная генерация на модах шепчущей галереи

в микростержнях ZnO большого диаметра

А. П. Тарасов¹⁾, А. С. Лавриков, Л. А. Задорожная, В. М. Каневский

Институт кристаллографии им. А. В. Шубникова,

Федеральный научно-исследовательский центр “Кристаллография и фотоника” РАН, 119333 Москва, Россия

Поступила в редакцию 24 марта 2022 г.

После переработки 24 марта 2022 г.

Принята к публикации 31 марта 2022 г.

В части получения и изучения объектов микро- и наноразмеров разработка эффективных миниа-

тюрных лазеров, обеспечивающих низкие лазерные пороги и высокие добротности, представляет собой

одну из актуальных задач современных физики и материаловедения. В настоящей работе исследуется

лазерный эффект в ближней УФ области в микростержнях ZnO, полученных методом пиролитическо-

го карботермального синтеза. Продемонстрирована возможность возбуждения низкопороговой лазерной

генерации на модах шепчущей галереи в некоторых достаточно крупных отдельно стоящих микростерж-

нях (с диаметрами порядка 10 мкм и более). Хорошее оптическое и структурное качество таких мик-

ростержней, а также их направленный рост обеспечили достижение низких лазерных порогов (вплоть

до 10-20 кВт/см²) и высоких значений добротности (свыше 3000). Предположено, что за формирование

вынужденного излучения в исследованных микростержнях отвечают экситонные процессы рекомбина-

ции.

DOI: 10.31857/S1234567822090026, EDN: dwlmrm

Введение. Эффективные миниатюрные лазер-

ры ZnO активно исследуются на протяжении мно-

ные устройства востребованы сегодня для многих

гих лет [11, 12]. Высокому квантовому выходу крае-

приложений оптоэлектроники, сенсорики, биомеди-

вого излучения кристаллов ZnO способствует, в том

цинской фотоники, информационных технологий и

числе, прямая запрещенная зона и высокая энергия

пр. [1-3]. Для реализации микро- и нанолазеров в

связи экситонов (60 мэВ) [13].

ближней УФ области одним из наиболее подходящих

Среди всех микрорезонаторов на основе ZnO мик-

материалов считается широкозонный полупроводник

ро/наностержни и схожие с ними вискеры изучают-

ZnO [4, 5]. Вюрцитная структура ZnO позволяет син-

ся, пожалуй, наиболее часто благодаря относитель-

тезировать лазерные микро- и нанокристаллы, чаще

ной простоте их синтеза, удобству их исследования

всего не требующие проведения какой-либо послеро-

и возможности получения низкопороговой лазерной

стовой обработки для получения лазерного эффекта.

генерации (ЛГ) [12,14]. Говоря о ЛГ на собствен-

Дополнительные манипуляции с такими структура-

ных модах стержней ZnO (мы не затрагиваем вопрос

ми, проводимые после или непосредственно во время

о случайной лазерной генерации в массивах стерж-

синтеза, могут быть направлены уже на изменение,

ней), чаще всего в таких лазерных структурах реа-

улучшение и оптимизацию лазерных свойств струк-

лизуется один из двух (или сразу оба) типов лазер-

тур. Такими манипуляциями могут быть, в частно-

ных микрорезонаторов: резонатор Фабри-Перо (ФП)

сти, использование металлических покрытий, отжиг,

или резонатор с модами шепчущей галереи (МШГ)

абляция, допирование и др. [6-10]. Микро- и нано-

[12]. В первом случае “зеркалами” служат торцевые

структуры ZnO позволяют получать вынужденное

грани стержня. В микрорезонаторе с МШГ обратная

и лазерное излучение в области длин волн ∼ 380-

связь реализуется в результате полного внутреннего

410 нм при комнатной температуре (КТ). Благода-

отражения света на боковых гранях микростержня.

ря относительной простоте синтеза, а также высо-

Обычно в микрорезонаторах ZnO добротности МШГ

кому коэффициенту оптического усиления ZnO и

выше, а пороги ЛГ на этих модах гораздо ниже, чем

его высокому показателю преломления в спектраль-

в случае продольных мод ФП [12,15], что являет-

ной области краевого излучения, лазерные структу-

ся следствием значительных потерь света на пропус-

кание и дифракцию на торцевых гранях стержней

¹⁾e-mail: tarasov.a@crys.ras.ru

[6, 7, 11].

554

Письма в ЖЭТФ том 115 вып. 9 - 10

2022

Низкопороговая лазерная генерация на модах шепчущей галереи. . .

555

Ухудшение лазерных характеристик МШГ-

тез проводили в корундовом тигле при температу-

микростержней ZnO может быть связано с несколь-

ре 1000^◦C с изотермической выдержкой 20 мин. По-

кими причинами. Часть из них обусловлена опти-

дробнее о методе ПКС и механизмах роста см. [22].

ческими потерями, которые происходят главным

Краевое излучение кристаллов исследовалось при

образом в области контакта генерирующей части

возбуждении 3-й гармоникой (355 нм) импульсного

кристалла с подложкой, на неровностях поверхности

Nd:YAG лазера. Длительность импульса и частота

и углах кристалла, неоднородностях его структуры,

следования импульсов составляли 10 нс и 15 Гц со-

на центрах безызлучательной и излучательной

ответственно. Размер лазерного пятна на образце

рекомбинации, связанных с дефектами кристал-

составлял ∼ 100 мкм. Регистрация излучения образ-

лической решетки. В этом смысле актуальны

ца осуществлялась с помощью монохроматора МДР-

исследования, посвященные снижению таких потерь

206, совмещенного с ПЗС-матрицей. Спектральное

за счет вариаций условий роста микрокристаллов,

разрешение системы ∼ 0.1 нм. Все измерения прово-

изменения их формы, использования специальных

дились при КТ.

покрытий как для уже выращенных структур, так

Результаты и обсуждение. На рисунке 1 при-

и для подложек (например, металлические слои или

ведены электронно-микроскопические снимки ан-

наночастицы) [16-18]. В работах [15, 19] мы показали

самбля синтезированных кристаллов ZnO, получен-

возможность возбуждения низкопороговой ЛГ на

ные при различных увеличениях. Кристаллы обла-

МШГ в тетраподах ZnO, синтезированных методом

дают хорошей огранкой и преимущественно име-

пиролитического карботермального синтеза (ПКС).

ют форму микростержней с четко выраженными

Пороги ЛГ составляли 10-20 кВт/см². Несмотря на

боковыми гранями и плоскими гладкими торца-

то, что в [15] анализировалось лазерное излучение

ми, перпендикулярными главной оси c кристаллов.

главным образом отдельных ног тетраподов, несо-

Микростержни, в целом, разориентированы друг

мненным преимуществом тетраподов в смысле ЛГ

относительно друга. Диаметры микростержней ле-

является их минимальный контакт с подложкой

жат в диапазоне ∼ 5-20 мкм при среднем диаметре

и вовсе отсутствие такого контакта для одной из

∼ 12 мкм, длина микростержней составляет в сред-

ног, расположенной вертикально, по нормали к под-

нем порядка 25 мкм.

ложке. Это позволяет избежать соответствующих

оптических потерь и добиться низких порогов ЛГ.

Тем не менее, один качественный микротетрапод

может содержать минимум 4 МШГ-резонатора (по

одному в каждой ноге), и возбуждение только од-

ного из них оптическими методами без применения

специальных фокусирующих техник проблема-

тично. В этом смысле преимущество остается за

отдельными микростержнями. В этой работе мы

показываем, что с помощью метода ПКС можно

также синтезировать достаточно крупные и опти-

чески качественные лазерные микростержни ZnO,

позволяющие достичь не только низких порогов ЛГ

на МШГ, но и достаточно высоких добротностей.

Решение задачи увеличения добротности и энерго-

Рис. 1. Микрофотографии микрокристаллов ZnO при

эффективности МШГ-микролазеров на основе ZnO

различных увеличениях

способствует улучшению качества таких структур

не только как миниатюрных лазерных источников,

На рисунке 2а приведены спектры излучения

но и как оптических био- и хемосенсоров [20, 21], по-

массива микрокристаллов ZnO при их облучении УФ

скольку способствует увеличению чувствительности

лазерным излучением с различной плотностью мощ-

к изменениям на их поверхности.

ности ρ_P . При начальном уровне накачки в спектре

Эксперимент. Рост микрокристаллов ZnO про-

наблюдается основная, достаточно широкая, полоса

водился методом ПКС на чистых подложках сапфи-

с максимумом на длине волны примерно 394 нм и ее

ра. В качестве прекурсора был использован реак-

коротковолновое плечо в спектральной области до

тив ZnO (99.9 %, Alfa Aesar). Источником углерода

385 нм. Ширина на половинной высоте (полушири-

служили фильтры целлюлозные обеззоленные. Син-

на) спектра (фактически отображающая полушири-

Письма в ЖЭТФ том 115 вып. 9 - 10

2022

556

А. П. Тарасов, А. С. Лавриков, Л. А. Задорожная, В. М. Каневский

Рис. 2. (а) - Спектры краевого излучения массива синтезированных кристаллов ZnO, зарегистрированные при раз-

личных плотностях мощности возбуждения ρP (кВт/см²): 1 - 14; 2 - 20; 3 - 53; 4 - 97; на вставке - спектр излучения

при ρP = 14 кВт/см². (b) - Зависимость интенсивности наиболее интенсивной лазерной полосы (∼ 393.3 нм) от ρP ;

линии - результат линейной аппроксимации допорогового и сверхпорогового участков

ну указанной полосы) составляет ∼ 17 нм. При дости-

ческих мод, поскольку в ЛГ одновременно участву-

жении определенного уровня возбуждения в области

ют несколько микрорезонаторов различных разме-

максимума основной полосы появляются узкие ли-

ров. Даже при накачках слегка выше пороговой ла-

нии с полуширинами в несколько ангстрем. Это го-

зерные линии от разных микрорезонаторов могут пе-

ворит о начале ЛГ в образце. При дальнейшем ро-

рекрываться, что и наблюдается на рис. 2а. В виду

сте накачки интенсивность лазерных линий быстро

этого, определить тип микрорезонатора по спектрам

растет, появляются новые линии, при этом рост ин-

излучения, похожим на изображенный на рис. 2а, ча-

тенсивности люминесцентного остова в области ос-

ще всего невозможно. Удобнее всего проводить ана-

новной полосы и ее коротковолнового плеча идет го-

лиз лазерного излучения единственного резонатора.

раздо медленней. Заметим, что новые лазерные ли-

В ходе эксперимента было обнаружено, что ЛГ с хо-

нии возникают, по большей части, с длинноволновой

рошими характеристиками в отдельном микрокри-

стороны от первоначально появившихся, что связа-

сталле возможно наблюдать при облучении краев об-

но с красным смещением области усиления. При этом

разца в непосредственной близости от боковых (тор-

наиболее интенсивные лазерные линии не смещаются

цевых) частей образца. Этому способствует по мень-

в данном диапазоне уровней накачки.

шей мере два фактора. Во-первых, плотность микро-

На рисунке 2b построена зависимость интенсив-

стержней, выросших на краю образца, в том числе

ности краевого излучения на длине волны 393.3 нм

на торцевой грани подложки, и обладающих опти-

(область наиболее интенсивной лазерной линии на

ческим качеством, достаточным для возбуждения в

рис. 2а) от плотности мощности накачки ρ_P . Харак-

них низкопороговой ЛГ, оказалась достаточно низ-

терный излом на этой зависимости в точке с ρ_P =

кой. Такие микростержни часто окружены кристал-

= 18 кВт/см² соответствует порогу ЛГ на данной

лами с менее геометрически правильными форма-

оптической моде, рост интенсивности которой зна-

ми, что не позволяет эффективно возбуждать в них

чительно превосходит увеличение спонтанной люми-

ЛГ. Это видно на рис. 3, где показано электронно-

несценции. Завышенное значение интенсивности в

микроскопическое изображение края образца. На

точке с ρ_P = 20 кВт/см² связано с перекрытием рас-

вставке рис.3 показана микрофотография массива

сматриваемой линии с соседней линией, более силь-

таких микростержней, полученная с помощью оп-

ной при данной накачке.

тического микроскопа в режиме пропускания. Тор-

ЛГ наблюдалась практически в каждой области

цевая грань образца, на которой видны сформиро-

образца, куда проецировалось пятно лазерной накач-

ванные микростержни, перпендикулярна плоскости

ки в ходе эксперимента. С одной стороны, это гово-

рис. 3. Высота торцевой грани (толщина образца)

рит о хорошем оптическом качестве структуры, но

составляет ∼ 0.6 мм. Видно, что направление таких

с другой - усложняет анализ возбуждаемых опти-

стержней в пространстве уже не столь хаотичное,

Письма в ЖЭТФ том 115 вып. 9 - 10

2022

Низкопороговая лазерная генерация на модах шепчущей галереи. . .

557

Рис. 3. (Цветной онлайн) Изображения края образца (лицевая поверхность образца лежит в плоскости рисунка), по-

лученные с помощью электронного микроскопа и оптического микроскопа в режиме пропускания

как в случае микрокристаллов, сформированных в

ющих в ЛГ микрорезонаторов при условии одного

основной части образца (см. рис.1): угол между нор-

и того же типа возбуждаемых мод. В частности, в

малью к торцевой поверхности подложки и осью c

случае более близко расположенных лазерных ли-

микростержней составляет не более ∼ 30^◦. С этой

ний (рис. 4b) микрорезонатор должен обеспечивать

направленностью непосредственно связаны и срав-

сравнительно большую длину замкнутого оптическо-

нительно большие размеры микростержней: длина

го пути для света, т.е. иметь больший размер. Та-

некоторых их них превышает 50 мкм. Это обеспечи-

ким образом, в случае большего микрорезонатора

вает отсутствие контактов таких микростержней с

для наиболее интенсивной лазерной линии с макси-

другими кристаллами и подложкой и является вто-

мумом на λ_m = 392.96 нм и γ_1/2 = 0.13 нм получаем

рым фактором, позволяющим эффективно возбуж-

добротность Q = λ_m/γ_1/2 ∼ 3000. Такое значение

дать и наблюдать ЛГ в отдельных кристаллах. Стоит

Q соответствует известным из литературы результа-

отметить также высокую прозрачность микростерж-

там, полученным для высококачественных микрола-

ней в видимом свете, хорошо заметную на вставке

зеров ZnO, работающих на МШГ [12,16,23].

рис. 3. Это говорит о низком содержании центров

Простой анализ показывает, что в случае изуча-

рассеяния, образованных за счет дефектов структу-

емых микростержней также возбуждаются МШГ. В

ры, и подтверждает высокое кристаллическое и оп-

рамках планарной модели МШГ, справедливой при

тическое качество синтезированных кристаллов.

длинах волн в материале гораздо меньших размера

На рисунке 4 приведены спектры ЛГ, возбужден-

микрорезонатора, спектральное положение N-й мо-

ной в двух различных микростержнях, сформиро-

ды в резонаторе гексагонального сечения с диамет-

ванных в краевой части образца. В обоих случа-

ром d определяется выражением

ях в спектре излучения наблюдается набор прак-

√

тически эквидистантных лазерных линий в диапа-

1.5

3n(λ)d

λ_WGM =

√

(1)

зоне 390-397 нм, который соответствует спектраль-

N +^6πtan^-1(β

3n(λ)² - 4)

ному положению основной полосы люминесценции

и области ЛГ на рис.2. Вместе с тем, параметры

где β = n_⊥(λ) и n_∥(λ)^-1 для TE и ТМ поляризаций

этих линий различны. В случае рис.4а средние рас-

соответственно [23,24]. Для оценок используем зави-

стояния между линиями и их полуширина γ_1/2 со-

симость n(λ), которая была получена нами в виде

ставляют ∼ 1.41 и 0.73 нм соответственно. Во вто-

формулы Селмейера для тетраподов ZnO, синтези-

ром случае (рис. 4b) эти параметры равны соответ-

рованных аналогичным способом [15]:

ственно ∼ 0.91 и 0.13 нм, при этом величина γ_1/2 ва-

(

)_0.5

рьируется в диапазоне 0.12-0.15 нм. Очевидно, эти

Bλ²

Dλ²

n(λ) = A +

(2)

различия обусловлены разными размерами участву-

λ² - C

λ² - E

Письма в ЖЭТФ том 115 вып. 9 - 10

2022

558

А. П. Тарасов, А. С. Лавриков, Л. А. Задорожная, В. М. Каневский

Рис. 4. Спектры ЛГ в случае меньшего (а) и большего (b) микростержней ZnO, сформированных на краю образца

где параметры A = 4.693, B = 0.197, C = 176.06,

МШГ с диаметрами до 9-10 мкм [12, 23, 24]. Геомет-

D = 0.0435, E = 375.99. Заметим, что выражение (2)

рически правильная форма гексагональных микро-

было получено на основе спектра УФ ЛГ микрокри-

стержней таких размеров, а также хорошее струк-

сталлов ZnO, и поэтому справедливо в окрестности

турное и оптическое качество кристаллов - необходи-

края фундаментальной полосы поглощения; в види-

мые условия для формирования замкнутого оптиче-

мом диапазоне (2) может не отражать действитель-

ского пути света и эффективной генерации. В работе

ности.

[26] мы также наблюдали ЛГ на МШГ в крупных

Анализ (1) с использованием n_⊥(λ), взятом в

(d > 10 мкм) многогранных микрокристаллах ZnO

виде (2), а также различных n_∥(λ) из литерату-

с гексагональными сечениями. Однако добротность

ры [4, 24, 25], показал, что в диапазоне диаметров d

таких микрокристаллов была гораздо меньше, чем в

микростержней экспериментальным положениям ла-

случае микростержней, несмотря на невысокие ла-

зерных линий соответствуют только ТЕ-моды. На

зерные пороги (∼ 50 кВт/см²). Это можно объяс-

рисунке 5 смоделирована зависимость (1) в случае

нить недостаточно подходящей для эффективного

ТЕ-мод для диапазонов d, соответствующих набо-

возбуждения МШГ формой кристаллов и наличи-

рам лазерных линий в спектрах излучения на рис. 4а

ем неоднородностей на их поверхности, что, в целом,

и b. Наиболее точное соответствие результатов рас-

приводит к росту оптических потерь и уширению ла-

чета и эксперимента достигается при диаметрах

зерных линий. Лазерные пороги в изучаемых микро-

приблизительно 9.2 мкм в случае меньшего МШГ-

стержнях достигали значений 10-20 кВт/см², что со-

микрорезонатора (рис. 5, левая часть) и 14.6 мкм в

поставимо с низкими порогами ЛГ на МШГ в тетра-

случае более крупного микрорезонатора (рис. 5, пра-

подах ZnO, изготовленных в похожих условиях [15].

вая часть). Эти значения лежат в диапазоне диамет-

При этом возможно достижение добротностей выше

ров изучаемых микростержней.

3000.

Отметим, что ситуация, когда более толстые

Отдельный вопрос касается природы вынужден-

стержни характеризуются большей добротностью и

ного излучения микростержней. Понимание меха-

более низкими порогами, оказалась типичной для

низмов излучения, в том числе вынужденного, необ-

изучаемой структуры. Это, в целом, свойственно и

ходимо как для оптимизации свойств микролазера,

другим подобным микрорезонаторам [24], что есть

управления ими для получения требуемых характе-

следствие большего усиления света в результате про-

ристик конечного устройства, так и для интерпрета-

хождения им большего оптического пути внутри уси-

ции физических явлений с участием лазерного и вы-

ливающей среды. Вместе с тем, во многих случа-

нужденного излучений, таких как влияние поверх-

ях лазерные микростержни, изучаемые в данной ра-

ностного плазмонного резонанса, магнитного поля,

боте, оказываются достаточно крупными (диамет-

механических напряжений и пр. [17, 18, 27-29].

ры более 10 мкм) в сравнении с часто исследуемыми

Смещение контура усиления в длинноволновую

в литературе микростержнями и микровискерами с

сторону при росте накачки часто сопровождает ЛГ

Письма в ЖЭТФ том 115 вып. 9 - 10

2022

Низкопороговая лазерная генерация на модах шепчущей галереи. . .

559

Рис. 5. (Цветной онлайн) Смоделированная по (1) зависимость λWGM(d) для МШГ с ТЕ-поляризацией (зеленые

кривые) и экспериментально зарегистрированные спектральные положения лазерных линий (горизонтальные линии)

в случае меньшего (левая часть) и большего (правая часть) микростержней ZnO. Стрелки соответствуют диаметрам

d, при которых наблюдается наиболее точное совпадение положений лазерных линий и соседних ТЕ-мод

на МШГ в микроструктурах ZnO [16, 23, 24]. При

ние вынужденного излучения в изучаемых микро-

этом иногда считается, что это смещение связано

кристаллах, по крайней мере, при околопороговых

с ренормализацией запрещенной зоны в результате

уровнях возбуждения. Принимая ширину запрещен-

формирования электронно-дырочной плазмы (ЭДП)

ной зоны ZnO равной 3.37 эВ (как для массивного об-

[12, 16], т.е.вынужденное излучение в таком случае

разца) [13], несоответствие характера наблюдаемых

формируется в условиях ЭДП. Оценить, достаточ-

спектров поведению излучения в ЭДП можно по-

на ли создаваемая накачкой плотность электрон-

казать и численными оценками ренормализации за-

дырочных пар n_e-h для формирования ЭДП мож-

прещенной зоны [26]. Точное определение конкретно-

но по формуле n_e-h = ρ_excτ(ℏω_excl)^-1, где ℏω_exc -

го экситонного механизма рекомбинации в подобных

энергия возбуждающего фотона; τ - время жизни

структурах - предмет дальнейших исследований.

электрон-дырочной пары; l - глубина проникнове-

Заключение. В работе изучались люминес-

ния возбуждающих фотонов или длина диффузии

центные и лазерные свойства микростержней ZnO,

электрон-дырочных пар. Подставляя значения τ ∼

изготовленных методом ПКС. Показано, что при

∼ 100 пс и l ∼ 100 нм (глубина проникновения фо-

диаметре пятна накачки

∼ 100 мкм, которое мо-

тонов накачки) [13], при ρ_exc ∼ 10-20 кВт/см² по-

жет быть легко создано с помощью стандартной

лучаем верхнюю границу n_e-h вблизи порога ЛГ

лабораторной оптики, ЛГ на МШГ от отдельных

в микростержнях ∼ 10¹⁷ см^-3 (без учета эффектив-

микростержней можно наблюдать на торцевых

ности создания электрон-дырочных пар накачкой и

гранях образца, где плотность лазерных микро-

возможной диффузии пар). Это значение ниже необ-

стержней оказалась гораздо ниже, чем в основной

ходимой для образования ЭДП пороговой плотности

части (на лицевой поверхности) образца. Более того,

пар в ZnO, лежащей, судя по литературным дан-

такие стержни оказались достаточно ориентиро-

ным, в диапазоне 5 · 10¹⁷ - 4 · 10¹⁹ см^-3 [13, 30, 31].

ванными в пространстве, что позволило исключить

Таким образом, экситонные механизмы рекомбина-

контакты их генерирующих частей с подложкой и

ции можно считать ответственными за формирова-

другими кристаллами и, как следствие, избежать

Письма в ЖЭТФ том 115 вып. 9 - 10

2022

560

А. П. Тарасов, А. С. Лавриков, Л. А. Задорожная, В. М. Каневский

соответствующих оптических потерь, которые могут

Физика и техника полупроводников 44, 1274 (2010)

возникать в случае микростержней и микровиске-

[Semiconductors 44, 1235 (2010)].

ров, лежащих на подложке. В результате, благодаря

J. Li, M. Jiang, C. Xu, Y. Wang, Y. Lin, J. Lu, and

также хорошему оптическому и структурному

Z. Shi, Sci. Rep. 5(1), 1 (2015).

качеству синтезированных кристаллов, появилась

А. М. Ополченцев, Л. А. Задорожная, Ч. М. Бриски-

возможность возбуждения ЛГ в достаточно крупных

на, В. М. Маркушев, А. П. Тарасов, А. Э. Муслимов,

микростержнях диаметром более 10 мкм. Причем

В. М. Каневский, Оптика и спектроскопия 125, 501

более толстые стержни, как правило, характеризо-

(2018) [Optics and Spectroscopy 125, 522 (2018)].

вались большей добротностью и демонстрировали

Y. J. Liao, C. W. Cheng, B. H. Wu, C. Y. Wang,

более низкие пороги ЛГ. Были получены доброт-

C. Y. Chen, S. Gwo, and L. J. Chen, RSC Adv. 9, 13600

ности более

3000

и лазерные пороги вплоть до

(2019).

10-20 кВт/см².

10.

X. Wang, Z. Li, R. Wang, G. Zhu, F. Qin, J. Chen,

Учитывая возможность возбуждения ЛГ на

J. Wang, Z. Shi, Q. Cui, and C. Xu, Appl. Phys. Lett.

МШГ в отдельных микростержнях без применения

119, 021101 (2021).

специальной фокусирующей оптики, достаточно

11.

J. C. Johnson, H. Yan, P. Yang, and R. J. Saykally,

высокая добротность и низкие лазерные поро-

J. Phys. Chem. 107, 8816 (2003).

ги делают подобные структуры полезными для

12.

H. Dong, B. Zhou, J. Li, J. Zhan, and L. Zhang,

разработки миниатюрных лазерных устройств, оп-

J. Materiomics 3, 255 (2017).

тических био- и хемосенсоров, а также для изучения

13.

Ü.

Özgur, Y. I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M. Reshchikov,

природы вынужденного излучения в массивных

S. Doğan, V. Avrutin, S.-J. Cho, and A. H. Morkoç,

микрокристаллах ZnO.

J. Appl. Phys. 98, 11 (2005).

Авторы благодарят ИРЭ им. В. А. Котельникова

14.

D. Vanmaekelbergh and L. K. van Vugt, Nanoscale 3,

РАН, в частности, лабораторию 195 за предостав-

2783 (2011).

ление экспериментального оборудования (договор об

15.

А. П. Тарасов, Ч. М. Брискина, В. М. Маркушев,

НТС от 14.02.2018).

Л. А. Задорожная, А. С. Лавриков, В. М. Каневский,

Работа выполнена при поддержке гранта

Письма в ЖЭТФ 110, 750 (2019) [JETP Lett. 110,

Президента Российской Федерации МК-3140.2022.1.2

739 (2019)].

(в части получения низкопороговых микролазеров),

16.

J. Dai, C. X. Xu, P. Wu, J. Y. Guo, Z. H. Li, and

Госкорпорации “Росатом” в рамках научного проек-

Z. L. Shi, Appl. Phys. Lett. 97, 011101 (2010).

та # 20-21-00068 (в части проведения исследований

17.

C. Xu, F. Qin, Q. Zhu, J. Lu, Y. Wang, J. Li, Y. Lin,

методом фотолюминесцентной спектроскопии), а

Q. Cui, Z. Shi, and A. G. Manohari, Nano Res. 11, 3050

также при поддержке Минобрнауки РФ в рамках

(2018).

Государственного задания ФНИЦ

“Кристаллогра-

18.

K. Ma, X. Zhou, C. Kan, J. Xu, and M. Jiang, Phys.

фия и фотоника” (в части интерпретации данных)

Chem. Chem. Phys. 23, 6438 (2021).

с использованием оборудования ЦКП ФНИЦ

19.

A. P. Tarasov, C. M. Briskina, V. M. Markushev,

“Кристаллография и фотоника” при поддержке

A. M. Opolchentsev, and A. S. Lavrikov, J. Phys. Conf.

Минобрнауки (проект RFMEFI62119X0035).

Ser. 1092, 012149 (2018).

20.

N. Toropov, G. Cabello, M. P. Serrano, R.R. Gutha,

M. Rafti, and F. Vollmer, Light Sci. Appl. 10, 1 (2021).

1. K. J. Vahala, Nature 424, 839 (2003).

21.

A. Tereshchenko, G. R. Yazdi, I. Konup, V. Smyntyna,

2. R. Kirchain and L. Kimerling, Nature Photon. 1, 303

V. Khranovskyy, R. Yakimova, and A. Ramanavicius,

(2007).

Colloids Surf. B 191, 110999 (2020).

3. L. He, S. K.

Özdemir, and L. Yang, Laser Photonics Rev.

22.

Л. Н. Демьянец, Л. Е. Ли, А. С. Лавриков, С. В. Ни-

7, 60 (2013).

китин, Кристаллография 55, 149 (2010) [Crystallogr.

4. H. Morkoc and U. Ozgur, Zinc oxide: fundamentals,

Rep. 55, 142 (2010)].

materials and device technology, Wiley-VCH, Weinheim

23.

C. Czekalla, C. Sturm, R. Schmidt-Grund, B. Cao,

(2009).

M. Lorenz, and M. Grundmann, Appl. Phys. Lett. 92,

5. C. F. Klingshirn, B. K. Meyer, A. Waag, A. Hoffmann,

241102 (2008).

and J. Geurts, Zinc oxide: From fundamental properties

24.

C. Xu, J. Dai, G. Zhu, G. Zhu, Y. Lin, J. Li, and Z. Shi,

towards novel applications, Springer, Berlin (2010).

Laser Photonics Rev. 8, 469 (2014).

6. А. Н. Грузинцев, Г. А. Емельченко, А. Н. Редь-

25.

Y. S. Park and J. R. Schneider, J. Appl. Phys. 39, 3049

кин, В. Т. Волков, Е. Е. Якимов, Д. Висимберга,

(1968).

Письма в ЖЭТФ том 115 вып. 9 - 10

2022