Влияние структурных характеристик пористых полупроводников и диэлектриков на их оптические свойства

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

1. МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПОРИСТЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ДИЭЛЕКТРИКОВ и ФОТОННЫХ СРЕД НА ИХ ОСНОВЕ

1.1. Электрохимическое травление

1.1.1. Пористый кремний

1.1.2. Окисленный пористый кремний

1.1.3. Пористый фосфид галлия

1.1.4. Пористый оксид алюминия

1.2. Фотонно-кристаллические структуры на основе пористых полупроводников

1.3. Щелевые кремниевые структуры

1.4. Выводы

2. ЛИНЕЙНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРИСТЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ и ДИЭЛЕКТРИКОВ

2.1. Модели эффективной среды

2.1.1. Ламинарная структура

2.1.2. Модель Максвелла-Гарнетта

2.1.3. Модель Бруггемана

2.1.4. Обобщение моделей эффективной среды на случай анизотропии

2.1.5. Влияние размеров компонентов пористой среды на её оптические свойства

2.1.5.1. Сферические частицы

2.1.5.2. Частицы в форме эллипсоида

2.2. Двулучепреломление в наноструктурированных полупроводниках и диэлектриках

2.2.1. Методика измерений

2.2.2. Пористый кремний

2.2.2.1. Двулучепреломление пористого кремния

2.2.2.2. Дисперсия показателей преломления	и моделирование оптической анизотропии в пористом кремнии

2.2.2.3. Роль динамической деполяризации в дисперсии оптических параметров пористого кремния

2.2.3. Окисленный пористый кремний

2.2.3.1. Двулучепреломление окисленного пористого кремния

2.2.3.2. Дисперсия оптических параметров и моделирование оптической анизотропии в окисленном пористом кремнии

2.2.4. Пористый фосфид галлия

2.2.5. Пористый оксид алюминия

2.2.6. Двулучепреломление в щелевых кремниевых структурах в широком диапазоне

2.3. Упорядоченные оптически неоднородные среды (фотонные кристаллы) на основе пористых полупроводников

2.3.1. Одномерные фотонно-кристаллические структуры на основе пористого кремния

2.3.1.1. Спектры отражения

2.3.1.2. Дисперсионные свойства

2.3.1.3. Одномерные фотонно-кристаллические структуры на основе окисленного пористого кремния

2.3.2. Двумерные фотонно-кристаллические структуры на основе пористого оксида алюминия

2.4. Неупорядоченные оптически неоднородные системы на основе пористых полупроводников

2.4.1. Эффекты локализации света при его рассеянии

2.4.2. Рассеяние света в пористом фосфиде галлия

2.4.2.1. Спектры рассеяния света в пористом фосфиде галлия

2.4.2.2. Динамика рассеяния света в пористом фосфиде галлия

2.5. Усиление эффективности комбинационного рассеяния света в щелевых кремниевых структурах

2.6. Выводы к главе

3. ФАЗОВОЕ СОГЛАСОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГЕНЕРАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ ГАРМОНИК В ПОРИСТЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ И ДИЭЛЕКТРИКАХ С ДВУЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЕМ ФОРМЫ

3.1. Фазовое согласование процесса генерации второй гармоники в объёме двулучепреломляющего мезопористого кремния

3.1.1. Условия фазового согласования

3.1.2. Экспериментальное исследование генерации второй гармоники в объёме пористого кремния



Рис. 1.8. Рентгеновская дифракция в плснкс ОПК [18,19].

эффективным способом окисления плёнок ПК является их термический прогрев [20].

Во время окисления на воздухе уже при температуре свыше 400°С формируется как ЭЮ, так и БЮг- Физически-адсорбированная вода присутствует в плёнках ПК, окисленных при температурах менее 700°С. При более высоких температурах окисления количество физически адсорбированной воды снижается, что связано с заполнением пор оксидом [21]. При высоких температурах (более 1000°С) в сухом О2 плёнки окисленного пористого кремния формируются за достаточно короткое время и имеют стехиометрический состав БЮг.

Можно выделить следующие основные этапы термического окисления ПК [21,22]:

1) до 100°С испаряется вода, интенсивного окисления не происходит;

2) при 350°С начинается десорбция водорода;

3) при 400 - 600°С происходит частичное окисление кремния;

4) при 950°С происходит полное окисление кремния;

5) при 1250°С происходит уплотнение оксида кремния до стехиометрического состава 8102-

Как считают авторы [22], полное окисление пленок ПК возможно для образцов с пористостью более 56%, так как при меньшей пористости на начальном этапе окисления поры „закупориваются“ оксидом, что делает невозможным поступление кислорода вглубь образца.