350 руб
Журнал «Нанотехнологии: разработка, применение - XXI век» №2 за 2010 г.
Статья в номере:
Отражающие свойства многослойных систем Фибоначчи на основе наноструктурированного кремния
Ключевые слова: наноструктурированный кремний многослойные системы широкодиапазонное отражение излучения
Авторы:
Н.В. Грушина, А.М. Зотов, П.В. Короленко, А.Ю. Мишин - Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова. E-mail: pvkorolenko@rambler.ru
Аннотация:
Рассчитаны и сопоставлены характеристики отражения различных типов многослойных систем Фибоначчи на основе наноструктурированного кремния. Показано, что при достаточном контрасте показателей преломления слоев может быть обеспечено широкодиапазонное отражение излучения от системы, когда высокий коэффициент отражения достигается в широком интервале частот и в широком диапазоне углов падения излучения. С целью улучшения характеристик широкодиапазонного отражения предложено в соответствии со специально разработанным алгоритмом вводить линейное изменение толщин образующих слоев. Установлено, что в области широкодиапазонного отражения фаза отраженной волны весьма чувствительна к изменению оптических толщин слоев. Это указывает на возможность использования многослойных систем Фибоначчи в качестве эффективных модуляторов фазы.
Страницы: 10-16
Список источников
  1. Pavesi L., Gaburro Z., Dal Negro L., Bettotti P., Vijaya Prakash G., Cazzanelli M., Oton C.J. Nanostructured silicon as a photonic material // Optics and lasers in engineering. 2003. V. 39. N. 3. P. 345-368.
  2. Ternon C., Gourbilleau F., Rizk R., Dufour C. Si/SiO2 multilayers: synthesis by reactive magnetron sputtering and photoluminescence emission // Physica E, 2003. V. 16. N. 3-4. P. 517-522.
  3. Agarwal V., Mora-Ramos M. E., Alvarado-Tenorio B. Optical properties of multilayered Period-Doubling and Rudin-Shapiro porous silicon dielectric heterostuctures // Photonic and Nanostrutrures. Fundamental and Applications. 2009. V. 7. N. 2. P. 63-68.
  4. Pavesi L., Gaburro Z., Dal Negro L., Bettotti P., Vijaya Prakash G., Cazzanelli M., Oton C.J.Nanostructured silicon as a photonic material // Optics and Laser in Engineering. 2003. V. 39. N. 3. P.345-368.
  5. Головань Л.В., Желтиков А.М., Кашкаров П.К., Коротеев Н.И., Лисаченко М.Г., Наумов А.Н., Сидоров-Бирюков Д.А., Тимошенко В.Ю., Федотов А.Б. Генерация второй гармоники в структурах с фотонной запрещенной зоной на основе пористого кремния // Письма в ЖЭТФ. 1999. Т. 69. Вып. 4. С. 274 - 279.
  6. Dal Negro L., Stolfi M., Yi Y., Duan M.X., Kimerling L.C., LeBlanc J., Haavisto J. Photon band gap properties and omnidirectional reflectance in Si/SiO2 Thue-Morse quasicrystals // Applied Physics Letters. 2004. V. 84. N. 25. P. 5186-5188.
  7. Lee H.-Y. Reflectence spectra of Si/SiO2 double-period one-dimensional photonic crystals // Journal of the Korean Society. 2006. V. 49. N. 4. P. 1450 - 1454.
  8. Aragval V., Mora-Ramos M.E., Alvarado-Tenorio B. Optical properties of multilayered Period-Doubling and Rudin-Shapiro porous silicon dielectric heterostructures // Photonics and Nonostructures. Fundumental and Applications. 2009. V. 7. N. 2. P. 63 - 68.
  9. Tripp M.P., Fabreguette F., Herrrmann C.F. George S.M., Bright V.M.Multilayer coating method for x-ray reflectivity enhancement of polysilicon micro-mirrors at 1.54 Å wavelength // Proccedings of SPIE. 2005. V. 5720. P. 241-245.
  10. Andreev S.S., Gaponov S.V., Gusev S.A., Haidi M.N., Kluenkov E.B., Prokhorov K.A., Polushkin N.I., Sadova E.N., Salashchenko N.N., Suslov L.A., Zuev S.Y. The microstructure and X-ray reflectivity of Mo/Si multilayers // Thin Solid Films. 2002. V. 415. N. 1-2. P. 123-132.
  11. Squire E.K., Snow P.A., Russell P.St.J., Canham L.T., Simons A.J., Reeves C.L., Wallis D.J. Light emission from highly reflective porous silicon multilayer structures // Journal of Porous Materials. 2000. V. 7. P. 209-213.
  12. Xu S.H., Xiong Z.H., Gu L.L., Liu Y., Ding X.M., Zi J., Hou X.Y.Narrow-line light emission from porous silicon multilayers and microcavities // Semiconductor Sciencce and Technology. 2002. V. 17. N. 9. P. 1004-1007.
  13. Araki M., Koyama H., Koshida N. Controlled electroluminescence spectra of porous sillicon diodes with a vertical optical cavity // Applied Physics Letters. 1996. V. 69. N. 20. P. 2956-2958.
  14. Mulloni V., Pavesi L. Porous silicon microcavities as optical chemical sensors // Applied Physics Letters. 2000. V. 76.
    N. 18. P. 2523-2525.
  15. Moretti L., Rea I., De Stefano L., Rendina I. Periodic versus aperiodic: enchancing the sensitivity of porous silicon based optical sensors // Applied Physics Letters, 2007. V. 90.
    N. 19. P. 191112-1-191112-3.
  16. Torres-Costa V., Agullo-Rueda F., Martin-Palma R.J., Martinez-Duart J.M. Porous silicon optical device for sensing applications // Optical Materials. 2005. V. 27. N. 5. P. 1084-1087.
  17. Volk J., Balazs J., Toth A.L., Barsony I. Porous silicon multilayers for sensing by tuneable IR-transmission filtering // Sensors and Actuators B, 2004. V. 100. N. 1-2. P. 163-167.
  18. Volk J., Le Grand T., Barsony I., Gombkoto J., Ramsden J.J. Porous silicon multilayer stack for sensitive reffractive index determination of pure solvents // Journal of Physics D: Applied Physics, 2005. V. 38. N. 8. P. 1313-1317.
  19. Ouyang H., Striemer C.C., Fauchet P.M. Quantitative  analysis of the sensitivity of porous silicon optical biosensors // Applied Physics Letters. 2006. V. 88. N. 16. P. 163108-1-163108-3.
  20. Weiss S.M., Zhang J., Fauchet P.M., Seregin V.V., Coffer J.L.Tunable silicon-based light sources using erbium doped liquid crystals // Applied Physics Letters. 2007. V. 90. N. 3. P. 031112-1-0311112-3.
  21. Qian M., Bao X.Q., Wang L.W., Lu X., Shao J., Chen X.S. Structural tailoring of multilayer porious silicon for photonic crystal application // Journal of Crystal Growth. 2006. V. 292. N. 2. P. 347-350.
  22. Agarwal V., Soto-Urueta J.A., Becerra D., Mora-Ramos M.E. Light propogation in polytype Thue-Morse structure made of porous silicon // Photonics and Nonostructures. undumental and Applications, 2005. V. 3. N. 2-3. P. 155 - 161.
  23. Loni A., Canham L.T., Berger M.G., Arens-Fischer R., Munder H., Luth H., Arrand H.F., Benson T.M. Porous silicon multilayer optical wave guide // Thin Solid Films. 1996. V. 276. N. 1-2. P. 143-146.
  24. Albuquerque E.L., Cottam M.G. Theory of elementary excitations in quasiperiodic structure // Physics Reports. 2003. V. 376. N. 4-5. P. 225-337.
  25. Hiltunen M., Dal Negro L., Feng N.N., Kimerling L.C., Michel J. Modeling of aperiodic fractal waveguide structures for multifrequency light transport // Journal of Lightwave Technology. 2007. V. 25. N. 7. P. 1841-1847.
  26. Makarava L.N., Nazarov M.M., Ozheredov I.A., Shkurinov A.P., Smirnov A.G., Zhukovsky S.V.Fibonacci-like photonic structure for femtosecond pulse compression // Phys. Rev. E. 2007. V. 75. N. 3. P. 036609-1-036609-7.
  27. Chen Y.-b., Zhu Y.-y., Qin Y.-q., Zhang C., Zhu S.-n., Ming N.-b.Second-harmonic and third-harmonic generation in a three-component fibonacci optical superlattice // J. Phys.: Condens. Matter. 2000. V. 12. N. 5. P. 529-537.
  28. Agarwal V. Mora-ramos M.E. Optical characterization of polytype Fibonacci and Thue-Morse quasiregular dielectric structures made of porous silicon multilayers // Journal of Physics D: Applied Physics. 2007. V. 40. N. 10. P. 3203-3211.
  29. Agarwal V., Escorcia-Garcia J., Mora-Ramos M.E. Optical properties of delta poly-type quasiregular dielectric structures made o porous silicon // Physica. Status. Solidi. (a). 2007. V. 204. N. 5. P. 1367 - 1371.
  30. Dong J.W., Han P., Wang H.Z. Broad omnidirectional reflection band forming using the combination of Fibonacci quasi-periodic and periodic one-dimensional photonic crystals // Chinese Physics Letters. 2003. V. 20. N. 11. P. 1963-1965.
  31. Barriuso A.G., Monzon J.J., Sanchez-Soto L.L., Felipe A. Comparing omnidirectional reflection from periodic and quasiperiodic one-dimensional photonic crystals // Optics Express. 2005. V. 13. N. 11. P. 3913-3917.
  32. Zhang D., Li Z., Hu W., Cheng B. Broadband optical reflector - an application of light localization in one dimension // Applied Physics Letters. 1995. V. 67. N. 17. P. 2431-2432.
  33. Abdelaziz K.B., Zaghdoudi J., Kanzari M., Rezig B. A broad omnidirectional reflection band obtained from deformed Fibonacci quasi-periodic one dimensional photonic crystals // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. 2005. V. 7. N. 10. P. 544-549.
  34. Jiang L., Zheng G., Shi L., Yuan J., Li X. Broad omnidirectional reflection design using genetic algorithm // Optics Communications. 2008. V. 281. N. 19. P. 4882-4888.
  35. Путилин Э.С. Оптические покрытия. Учебное пособие по курсу «Оптические покрытия». СПб.: СПбГУИТМО, 2005. 197 с.
  36. Vincent G. Optical properties of porous silicon superlattices // Applied Physics Letters. 1994. V. 64. N. 18. P.2367-2369.
  37. Popov K.V., Dobrowolski J.A., Tikhonravov A.V., Sullivan B.T.Broad high-reflection multilayer coating at oblique angles of incidence // Applied Optics. 1997. V. 36. N. 10. P. 2139-2151.
  38. Колачевский Н.Н., Пирожков А.С., Рагозин Е.Н. Широкодиапазонное рентгенооптические элементы н основе апериодических многослойных структур // Квантовая электроника. 2000. Т. 30. № 5. С. 428 - 434.