Композитные структуры с фотонной запрещенной зоной на основе пористого кремния и их оптические и нелинейно-оптические свойства

• Автор: Сычев, Федор Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Оглавление

Оглавление
Введение
Глава I
Обзор литературы
1. Фотонные кристаллы и их основные свойства
1.1. Распространение электромагнитных волн в периодической среде
1.2. Нелинейно-оптические свойства однородной среды и влияние на них фотоннокристаллической структуры
1.3. Развитие методов изготовления фотонных кристаллов
1.4. Функциональные структуры с фотонной запрещенной зоной
2. Пористый кремний
2.1. Формирование пористого кремния
2.2. Одномерные структуры на основе пористого кремния
2.3. Оптические и нелинейно-оптические свойства пористого кремния
3. Экспериментальные установки
3.1. Установка для электрохимического травления кремния
3.2. Установка для измерения спектров отражения и пропускания
3.3. Установка на основе УАСіИсІ лазера для угловой спектроскопии второй и третьей оптических гармоник
3.4. Установка на основе ІІГС для экспериментов г-екани-рования
Оглавление

Глава II
Композитные структуры с фотонной запрещенной зоной на основе макропористого кремнии
1. Структуры с фотонной запрещенной зоной на основе макропористого кремния
1.1. Получение макропористого кремния методом электрохимического травления
1.2. Формирование структур с фотонной запрещенной зоной
1.3. Характеризация структур методами микроскопии и спектроскопии отражения и генерации ВГ
2. Композитные сегнетоэлектрические структуры на основе макропористого кремния и нитрита натрия
2.1. Основные свойства сегнетоэлектриков и нитрита натрия
2.2. Изготовление композитных структур на основе макропористого кремния и нитрита натрия
2.3. Оптические свойства композитного сегнетоэлектриче-ского фотоннокристаллического микрорезонатора
2.4. Нелинейно-оптические свойства композитного сегпе-тоэлектрического фотоннокристаллического микрорезонатора
Глава III
Исследование генерации второй и третьей оптических гармоник в фотоннокристаллических микрорезонаторах на основе макропористого кремния
1. Рэлеевское и гиперрэлеевское рассеяние света
2. Исследуемые образцы и их оптические свойства
3. Изучение генерации второй гармоники
4. Изучение генерации третьей гармоники
Оглавление
5. Обсуждение результатов
Глава IV
Композитные фотоннокристаллические микрорезонаторы на основе мезопористого кремния и полимера полиметилметакрилат
1. Полимер полиметилметакрилат (РММА) и его основные свойства
2. Краситель Disperse Red (DR1) и его свойства
3. Изготовление композитных структур и их характеризация
4. Нелинейно-оптические свойства композитных фотонных микрорезонаторов на основе мезопористого кремния и полимера PMMA/DR1
4.1. Нелинейное преломление и нелинейное поглощение
4.2. Метод z-сканирования
4.3. Исследование фотоннокристаллических микрорезонаторов методом z-сканирования
Заключение
Список литературы

Обзор литературы

показатель преломления, что также не позволяет получить полную запрещенную зону. Возможное решение этой проблемы — изготовление инвертированных структур путем заполнения полостей опала [51] или полимерной структуры [52] каким-либо веществом методами химического газофазного осаждения, электрохимического осаждения или золь-гель методом и, затем, удаления исходного каркаса. Как следует из расчетов, инвертированная структура опала обладает полной запрещенной зоной, а в случае полимерной техники — инвертирование позволяет получить необходимый контраст показателей преломления.
В отличие от трехмерных, двумерные фотонные кристаллы с фотонной запрещенной зоной в необходимом диапазоне спектра получить значительно проще. Несмотря на наличие фотонной запрещенной зоны только в двух измерениях, такие структуры представляют большой интерес для моделирования оптических систем из многих элементов (волноводов, микрорезонаторов, делителей пучка), изучения в них различных эффектов. В большинстве случаев двумерные кристаллы представляют собой упорядоченную матрицу цилиндрических отверстий или стержней, расположенных в узлах треугольной или квадратной сетки. Довольно гибким методом их изготовления является метод электроннолучевой литографии, обладающий пространственным разрешением до 5 нм [53]. Обратная сторона такой прецизионности - длительное время изготовления, что пытаются разрешить, формируя паттерны травления [54]. Также возможно использование метода реактивного ионного травления [55]. Общим недостатком этих методов является небольшое отношение диаметра отверстия или стержня к их длине вследствие искажения их формы с глубиной.
Такого недостатка лишен метод электрохимического травления, позволяющий получать отверстия/стержни диаметром от нескольких десятков нанометров до нескольких десятков микрон с отношением диаметра к глубине до 1000 и более. Основными материалами для электро-