Главная » Просмотр файлов » Автореферат

Автореферат (1097498), страница 3

Файл №1097498 Автореферат (Влияние структурных характеристик пористых полупроводников и диэлектриков на их оптические свойства) 3 страницаАвтореферат (1097498) страница 32019-03-13СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

При обсуждении структурных особенностей ПК подчеркивается преимущественная ориентация его пор вдолькристаллографических осей h100i [2], а также рост упорядоченности порс увеличением уровня легирования исходного кристалла кремния [3].Для преодоления такого недостатка ПК, как непрозрачность в видимой области спектра, ограничивающего его применение в оптике, вработе предлагается использовать окисленный пористый кремний, получаемый в результате термической обработки ПК.

Приводятся сведенияо режиме такой обработки, позволяющей формировать слои ОПК оптического качества, прозрачные в видимом спектральном диапазоне.Пористый фосфид галлия формировался при электрохимическом травлении пластин кристаллического фосфида галлия в плавиковой или серной кислотах, размеры пор при этом составляли сотни нанометров. Распространение пор в GaP происходит, как правило, вдоль выделенныхкристаллографических направлений h111i.Слои ПОА изготовлялись методом электрохимического травленияподложек из фольги алюминия в различных кислотах.

Получающийся пористый слой представляет собой набор гексагональных оксидных10ячеек, по центру которых проходит полый канал [4]. Расстояние между порами линейно увеличивается с повышением напряжения. Диаметрпор определяется скоростью химического растворения оксида алюминия, которая зависит от используемого электролита. В зависимости отвходящей в состав электролита кислоты и ее концентрации диаметр порварьируется в широких пределах: от 0,01 - 0,03 мкм для серной кислотыдо 0,1 - 0,5 мкм для винной кислоты. После получения слой ПОА обычно отделялся от подложки растворением последней в растворе 0,05МCuCl2 :HCl (50%).В данной главе также сообщается о методах изготовления кремниевых фотонно-кристаллических структур: многослойных периодическихструктур, образованных чередующимися слоями ПК различной пористости, и щелевых кремниевых структур, представляющие собой чередующиеся слои монокристаллического кремния и щелей с характернымитолщинами порядка нескольких микрометров.Таким образом, в диссертационной работе найдены режимы электрохимического формирования пористых полупроводников и диэлектриков(ПК, ОПК, ПФГ, ПОА), обладающих такими структурными параметрами (пористость, размер и ориентация пор), при которых наилучшимобразом проявляется влияние факторов локального поля.Во второй главе изложены результаты исследования линейных оптических свойств пористых полупроводников и диэлектриков: двулучепреломления в пористых слоях и локализации света в мезопористом фосфиде галлия.Для описания оптических свойств микро- и мезопористых материалов применяется приближение эффективной среды [5].

В рамках данногоприближения нанокомпозитные системы можно рассматривать как однородные с точки зрения оптики среды. Условием применимости данногоприближения является малость размеров неоднородностей по сравнениюс длиной волны оптического излучения. Дан обзор основных электростатических моделей эффективной среды и их обобщений, описывающихслучаи анизотропных нанокомпозитных сред.В работе приведены экспериментальные схемы, использованные дляизмерения в инфракрасной (ИК) и видимой областях спектра оптических параметров пористых полупроводников и диэлектриков: величинпоказателей преломления и двулучепреломления. Приводятся экспериментальные данные о двулучепреломлении формы [6] пористых полупроводников и диэлектриков. В частности показано, что при использовании в качестве подложки сильнолегированного кремния (p++ -Si, удель11ное сопротивление ρ = 1 – 5 мОм·см) вследствие преимущественной ориентации пор вдоль кристаллографического направления h100i мезопористый слой, сформированный на поверхности с ориентацией поверхности (110), будет проявлять свойства отрицательного одноосного кристалла, оптическая ось которого совпадает с кристаллографическим направлением [001].

Напротив, мезопористый кремний, сформированныйна p++ -Si с ориентацией поверхности (100), обладает свойствами положительного кристалла. Использование кристаллического кремния с ориентацией поверхности (110), но с меньшим уровнем легирования (p+ -Si,ρ = 20 − 100 мОм · см) приводит к тому, что в данном случае оптическаяось, хотя и лежит в плоскости поверхности, совпадает с кристаллографическим направлением [110], а величина двулучепреломления зависитот пористости немонотонно.

Данные эффекты вызваны менее упорядоченным расположением пор в ПК, изготовленном на p+ -Si.Величина двулучепреломления существенным образом зависит от пористости, значение которой определяется в том числе плотностью токатравления. Как видно изрис. 1, увеличение пористости сопровождается умень2,0n,шением эффективных показателей преломления дляn1,6обыкновенной и необыкновенной волн и увеличением величины двулучепре1,2ломления ∆n = no − ne ,где no и ne – показате1000,20ли преломления для обыкp, %nновенной и необыкновенной0,1580волн соответственно, которая для высокопористых0,10слоев достигала 0,24 в ИК60области при средней величине показателя преломле306090120150ния (no + ne )/2 = 1,3./j,Отметим, что это значеРис. 1. Зависимости а) показателей преломление ∆n превышает анало- ния мезопористого кремния для обыкновенной игичную величину для та- необыкновенной волн (◦ и • соответственно) и б)кого естественного двулуче- величины двулучепреломления (¥), а также порипреломляющего кристалла, стости p (M) от плотности тока травления j.eo212как исландский шпат (∆n = 0, 15).Измеренная экспериментально дисперсия показателей преломлениядля мезопористого кремния позволила провести сравнение с результатами моделирования, выполненного в рамках обобщенной статическоймодели Бруггемана [7, 8], в которой поры с диэлектрической проницаемостью ε1 и кремниевые нанокристаллы с диэлектрической проницаемостью ε2 считаются эллипсоидами вращения.

В этом случае компонентытензора эффективной диэлектрической восприимчивости нанокомпозитной среды εef f, ii находятся из уравнения:pε1 − εef f, iiε2 − εef f, ii+ (1 − p)=0,εef f, ii + Li (ε1 − εef f, ii )εef f, ii + Li (ε2 − εef f, ii )(2)где p – пористость, Li – фактор деполяризации, определяемый отношением ξ = a/b длин полярной a и экваториальной b полуосей эллипсоида,а индекс i нумерует декартову координату. Для полей, направленныхвдоль оси вращения эллипсоида и перпендикулярно ей, величины факторов деполяризации даются выражениями:Ã!p21arcsin( 1 − ξ )pL|| =1−ξ,(3)1 − ξ21 − ξ2¢1¡L⊥ =1 − L||(4)2соответственно. Как следствие, различным направлениям поля будут соответствовать различные величины эффективной диэлектрической проницаемости, что позволяет учесть анизотропию в рамках модели эффективной среды.Сравнение расcчитанных по модели (2) величин показателей преломления с экспериментально найденными показывает, что данная модельдает хорошее описание оптических свойств анизотропных слоев ПК вближнем и среднем ИК диапазонах (см.

рис. 2). Однако данное приближение неприменимо для длин волн видимого диапазона. Это связано сприближением длины волны к размеру нанокристалла и, следовательно,с выходом из области применимости электростатической модели эффективной среды. Более точный анализ требует учета влияния так называемой динамической деполяризации [9], т.

е. размера нанокристалла иконечного времени распространения электромагнитной волны в нем, что13в конечном итоге дает вместо (2) следующее уравнение:εef f¡¢+pεef f, ii + (ε1 − εef f, ii ) Li − Di k12 b2 − i 92 k13 b3 ξεef f, ii¡¢ = 1,+(1 − p)εef f, ii + (ε2 − εef f, ii ) Li − Di k22 b2 − i 29 k23 b3 ξ(5)где индекс i указывает направление поляризации поля, b – длина эква√ториальной полуоси эллипсоида вращения, k1 = 2π/λ и k2 = 2π ε2 /λмодули волновых векторов для вакуума и кремния соответственно, λ –длина волны в вакууме, а"#µ¶221ξξξD|| (ξ) =+p1−arccos ξ ,(6)24 1−ξ1 − ξ21 − ξ2"#¶ ³pµ´ξ21ξξ2lnD⊥ (ξ) =+p1− 2ξ 2 − 1 + ξ − (7)24 ξ2 − 1ξ−1ξ −1факторы динамической деполяризации для поля, направленного вдольоси вращения эллипсоида (6) и перпендикулярно ей (7).

Как видно изрис. 2, учет динамической деполяризации позволяет, оставаясь в рамкахмодели эффективной среды, обеспечить лучшую аппроксимацию экспериментально полученных величин показателей преломления.no, ne 2,12,0no1,91,81,7ne1,60,51234,Рис. 2. Дисперсионные зависимости обыкновенной и необыкновенной волн для двулучепреломляющей пленки мезопористого кремния. Штриховые линии – результатаппроксимации в рамках электростатического приближения Бруггемана, сплошныелинии — с учетом динамических поправок (5) - (7).14Термическое окислеλ,1.6 1.310.7ние двулучепреломляющего ПК приводит к R 1.0E || [001]E ⊥ [001]формированию прозрач0.8ных в видимом диапа0.6зоне пленок, также обладающих двулучепрелом0.4лением, хотя его вели0.2чина на порядок мень0.0ше, чем в исходных сло6000110001600021000-1ях ПК.

По данным струкν, cтурных измерений окисленный ПК представля- Рис. 3. Спектры отражения многослойной периодиет собой аморфную сре- ческой структуры на основе анизотропного пористоду, и наблюдаемая опти- го кремния при различных поляризациях излучения.R – коэффициент отражения, ν – волновое число.ческая анизотропия является анизотропией формы. Величина двулучепреломления ОПК возрастает с увеличением пористости.

Характеристики

Список файлов диссертации

Влияние структурных характеристик пористых полупроводников и диэлектриков на их оптические свойства
Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6372
Авторов
на СтудИзбе
309
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее