Автореферат (Влияние структурных характеристик пористых полупроводников и диэлектриков на их оптические свойства), страница 2

В частности, могут быть использованы:61) фазовые пластинки, созданные на основе двулучепреломляющих пористых полупроводников и диэлектриков, позволяющие интегрирование с устройствами фотоники на основе кремния;2) брэгговские зеркала и оптические фильтры на основе пористых полупроводников и диэлектриков, которые могут работать в качествесенсоров и в качестве спектрально- и поляризационно-селективныхэлементов;3) двулучепреломляющие слои пористых полупроводников и диэлектриков, применяемые как матрицы для внедрения наночастиц материалов, обладающих высокой нелинейной восприимчивостью, илимолекул с высокой гиперполяризуемостью, что позволит сформировать компактную по размерам нанокомпозитную среду для нелинейнооптического преобразования частоты с высокой эффективностью;4) эффективные преобразователи частоты на основе мезо- и макропористых полупроводников.Выполненные исследования поддержаны проектами Российского фонда фундаментальных исследований (проекты №№ 02-02-17259, 04-0208083, 05-02-17035, 06-02-16960 и 07-02-96406), программами Министерства образования и науки РФ, грантами Американского фонда научныхисследований и разработок (Civilian Research and Development Foundation)(гранты RP2-2275 и RE2-2369).

Часть работ проведена при поддержкеНационального научного фонда США (National Science Foundation).Научные положения и научные результаты, выносимые назащиту.1) Обнаруженное явление двулучепреломления формы в пористых полупроводниках и диэлектриках, обусловленное упорядоченным расположением пор в пористом слое, и физическая модель, описывающая данное явление в пористых полупроводниках и диэлектриках.2) Обнаруженное фазовое согласование процессов генерации второй итретьей гармоник в ПК и ОПК и найденная возможность управлятьим, заполняя поры диэлектрическими жидкостями.3) Теоретически и экспериментально продемонстрированная модификация тензора эффективной кубической восприимчивости оптически анизотропных ПК и ОПК по сравнению с кристаллическимкремнием и аморфным оксидом кремния.4) Теоретическая модель для описания процессов генерации второйи третьей гармоник в пористых полупроводниках и диэлектриках,учитывающая модификацию тензора эффективной нелинейной восприимчивости.75) Обнаруженный рост эффективности процессов генерации второй итретьей оптических гармоник в мезопористом кремнии как по сравнению с микропористым, так и с кристаллическим кремнием.6) Обнаруженное влияние эффекта слабой локализации света в ПФГна эффективность нелинейно-оптических процессов.Личный вклад автора в проведенное исследование.

Личныйвклад автора заключается в выборе объекта исследований, формулировке цели и постановке задач работы, в том числе: формулировке основных идей развитых теоретических подходов и участии в реализациивычислений; разработке методик формирования и определения оптических параметров пористых полупроводников и диэлектриков; проведении всех экспериментальных работ по измерению оптических характеристик сформированных структур; планировании и проведении всехнелинейно-оптических экспериментов, выполненных в ходе настоящейработы; руководству или координации работ, включающих в себя использование различных (прежде всего структурных) методик исследований,а также в анализе и обобщении полученных результатов.Апробация работы проведена в ходе выступлений на российских имеждународных научных конференциях и симпозиумах, в том числе: EMRS Spring Meeting (Страсбург, 1993, 1999), II, IV и V итало-российскихсимпозиумах по сверхбыстрым процессам ITARUS (Москва, 1999, 2003,С.-Петербург, 2001), международных симпозиумах "Наноструктуры: физика и технология"(С.-Петербург, 1999, 2001), международных конференциях "Advanced Laser Technology"(Потенца, 1999, Констанца, 2001,Рим – Фраскатти, 2004), II-V международных конференциях "PorousSemiconductors – Science and Technology"(Мадрид, 2000, Teнерифe, 2002,Кульера — Валенсия, 2004, Ситжес — Барселона, 2006), IX, X, XII, XIII,XIV международных симпозиумах по лазерной физике LPHYS (Бордо, 2000, Москва, 2001, 2003, Триест, 2004, Киото, 2005), международных конференциях по когерентной и нелинейной оптике ICONO (Минск,2001, С.-Петербург, 2005, Минск, 2007), I российской конференции молодых ученых по физическому материаловедению (Калуга, 2001), III международной конференции по физике низкоразмерных структур PLDS-3(Черноголовка, 2001), международной конференции молодых учёных иинженеров "Optics’01"(С.-Петербург, 2001), международной конференции по квантовой электронике (IQEC) (Москва, 2002), IX международной конференции по нелинейной оптике жидких и фоторефрактивныхкристаллов (Алушта, 2002), международных конференциях по физике,8химии и приложениям наноструктур Nanomeeting (Минск, 2003, 2007),IV Национальной конференции по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов РСНЭ-2003 (Москва 2003); X конференции по комплексным средами материалам Bianisotropics 2004 (Гент, 2004), совещании "Нанофотоника - 2004"(Н.

Новгород, 2004), II и III международных конференциях по матераловедению и физике конденсированного состояния (Кишинев, 2004, 2006), XX российской конференции по электронной микроскопии ЭМ’2004 (Черноголовка, 2004), X международной конференции"Физика диэлектриков"(С.-Петербург, 2004), международной конференции "Фундаментальные проблемы оптики - 2004"(С.-Петербург, 2004),конференциях по лазерам и электрооптике / конференции по квантовой электронике и лазерной науке CLEO/QELS (Балтимор, 2005, 2007)и CLEO/Europe - IQEC (Мюнхен, 2007), международной конференциипо функциональным материалам ICFM (Партенит, 2005, 2007), Ломоносовских чтениях (Москва, 2002, 2004, 2006).Публикация результатов работы. Материалы диссертации опубликованы в 103 работах.

Основные результаты диссертационной работыопубликованы в 35 статьях в ведущих рецензируемых журналах, из которых 27 статей (т.е. более 75% основных работ диссертанта) — в журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией МинобрнаукиРФ для публикации научных результатов диссертаций.Структура и объем работы. В соответствии с поставленными целями исследования, характером и объемом проведенной работы, диссертация содержит введение, пять глав, заключение и список литературы.Общий объем диссертации составляет 251 страницу машинописного текста, содержащие текст работы, 111 рисунков, 7 таблиц, список использованных источников на 26 страницах, содержащий 223 наименования.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и конкретные задачи исследования, показана научнаяновизна и практическая значимость полученных результатов, изложеныосновные положения работы, выносимые на защиту.Первая глава диссертации посвящена разработке методов формирования таких пористых полупроводников и диэлектриков, как ПК, ОПК,ПФГ, ПОА.

На основании как анализа литературных данных, так и оригинальных результатов, в работе предложены методы изготовления ука9занных пористых материалов, а также фотонно-кристаллические структур на их основе. Дано определение пористостиp = 1 − ρ/ρ0 ,(1)где ρ и ρ0 — плотности пористого слоя и исходного материала соответственно. Изучены зависимости структурных параметров (пористости,размеров пор и нанокластеров, формы пор) от режимов травления и особенностей исходных материалов. Так, для ПК возможно формированиепор диаметром от 1 до 100 нм, для ПФГ от 50 до 1000 нм, для ПОА от 10до 500 нм. Используется следующая классификация пористых сред поразмеру пор [1]: 1) микропористые – диаметр пор менее 2 нм, 2) мезопористые – диаметр пор свыше 2 нм, но менее 50 нм и 3) макропористые –диаметр пор свыше 50 нм.Для формирования пористых сред применялся главным образом метод электрохимического травления кристаллических полупроводников иалюминиевой фольги.

Для изготовления ПК использовались пластиныкристаллического кремния, легированные бором, а в качестве электролита применялись спиртовые растворы плавиковой кислоты. Размеры пори остающихся после травления нанокристаллов кремния варьировалисьв пределах от единиц до сотен нанометров в зависимости от плотности тока травления, концентрации плавиковой кислоты в электролите иуровня легирования пластины.