Оптические свойства анизотропных кремниевых структур

• Автор: Круткова, Елена Юрьевна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил.

Список часто используемых сокращений и обозначений

ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ АНИЗОТРОПИИ ФОРМЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ НАНО- И МИКРОСТРУКТУР НА ИХ ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (обзор литературы)

1.1 Концепция эффективной среды и двулучепреломление формы

1.2 Двулучепреломление в слоях пористого кремния

1.3 Оптические свойства щелевых кремниевых структур

1.4 Влияние свободных носителей заряда на оптические свойства кремниевых нано- и микроструктур

1.5 Комбинационное рассеяние света в кремниевых структурах. Эффект Фано

1.6 Выводы из обзора литературы и постановка задачи

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРЕМНИЕВЫХ МИКРО- И НАНОСТРУКТУР

2.1 Основные соотношения для расчета оптических характеристик анизотропных слоев мезопористого кремния и щелевых кремниевых структур
2.2 Расчет эффективных показателей преломления и коэффициентов поглощения щелевых кремниевых структур
2.3 Расчет эффективных показателей преломления и коэффициентов поглощения анизотропных слоев мезопористого кремния
ГЛАВА 3. ИССЛЕДУЕМЫЕ ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1 Образцы мезопористого кремния
3.2 Образцы щелевых кремниевых структур
3.3 Измерение коэффициентов преломления образцов в видимом и ИК диапазонах спектра
3.4 Определение коэффициентов поглощения и дихроизма пористого кремния в видимом и ИК диапазоне спектра, расчет концентрации носителей заряда
3.5 Измерение спектров комбинационного рассеяния света

ГЛАВА 4. ДВУЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЕ И ОПТИЧЕСКИМ ДИХРОИЗМ В
СЛОЯХ ПОРИСТОГО КРЕМНИЯ
4.1 Дисперсия показателей преломления, двулучепреломления и
дихроизма в слоях: пористого кремния в видимом и среднем ИК

диапазоне. Влияние пористости и формы кремниевых нанокристаллов и пор на оптические свойства пористого кремния
4.2 Двулучепреломление и дихроизм в слоях пористого кремния в
среднем и дальнем инфракрасном диапазоне
4.3 Комбинационное рассеяние света в пористом кремнии
ГЛАВА 5. ДВУЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЕ В ЩЕЛЕВЫХ КРЕМНИЕВЫХ
СТРУКТУРАХ
5.1 Двулучепреломление в щелевых кремниевых структурах в широком
диапазоне
5.2 Влияние свободных носителей заряда на оптическое пропускание
щелевых кремниевых структур
5.3 Комбинационное рассеяние света в щелевых кремниевых структурах
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Список часто используемых сокращений и обозначений
ИК - инфракрасный
КРС - комбинационное рассеяние света
Макро-ПК - макропористый кремний
Мезо-ПК - мезопористый кремний
Микро-ПК - микропористый кремний
ПК - пористый кремний
ПЭС - приближение эффективной среды
СНЗ - свободные носители заряда
ФЗЗ - фотонная запрещенная зона
ФК - фотонный кристалл
ФЛ - фотолюминесценция
ЩКС - щелевая кремниевая структура
Ы- концентрация свободных носителей заряда
с-81 - монокристаллический кремний

п р=50%
о А
X (мкм)
Рис.2.6. Дисперсии показателей преломления для обыкновенной п0 и необыкновенной пе волн в ПК разной пористости.
Как видно из представленных данных, пористость является одним из важнейших параметров, определяющих оптические свойства ПК. Потому важно проанализировать изменение величины двулучепреломления в зависимости от пористости ПК. На рис.2.8 представлены зависимости величины двулучепреломления от пористости ПК. Зависимости рассчитаны для различной формы эллипсоидов вращения: а/с =1.42 и а/с =1.11. Видно, что максимальная величина двулучепреломления в ПК достигается при пористости 55 %, в то время как с ростом пористости будет наблюдаться уменьшение двулучепреломления.
Также величина двулучепреломления сильно зависит от формы эллипсоида, то есть соотношения его осей. В ПК с большим отношением осей а/с двулучепреломление в несколько раз сильнее. Таким образом, можно сказать, что с увеличением анизотропии формы кремниевых нанокристаллов и пор происходит увеличение двулучепреломления в ПК. Следует еще раз напомнить, что мы предполагаем, что кремниевые нанокристаллы и поры в ПК представляют собой сплюснутые эллипсоиды вращения. Данный вопрос