Одновимірні фотонно - кристалічні структури на основі пористого кремнію і окисленого пористого кремнію

Спектри відбиття і пропускання. Одновимірні фотонно - кристалічні структури на основі ПК були отримані шляхом періодичного чергування густин струму при електрохімічному травленні кристалічного кремнію. Основний спосіб опису отриманих багатошарових структур - це вимірювання їх спектру відбиття або пропускання. Форма такого спектру може бути розрахована з використанням, наприклад, матричного методу. У таких системах положення ФЗЗ визначається товщинами та ефективними показниками заломлення шарів ПК (тобто, в кінцевому рахунку, їх пористістю ) (рис. 7.5а -в). У багатошаровій системі, утвореній шарами, що чергуються, з ефективними показниками заломлення n₁, n₂ і товщинами d₁, d₂ відповідно, умова виникнення ФЗЗ першого порядку з центром на довжині хвилі λ буде мати вигляд

Відзначимо, що величина коефіцієнта відбиття, а також крутизна меж ФЗЗ визначаэться кылькыстю періодів в багатошаровій структурі (рис. 15г - е). Порушення періодичності структури є аналогом дефекту в твердому тілі і веде до виникнення вузьких смуг пропускання в спектрах.

Рис7.5. (а - в) Спектри відбиття багатошарової структури на основі ПК з різними періодами (товщина шарів збільшується від рис. а до рис. в). (г-е) Спектри відбиття багатошарової структури на основі ПК для різної кількості періодів: 3 (г), 6 (д), 12 (е).

Використовуючи шари ПК з властивістю подвійного променезаломлення, ми можемо сформувати одномірний фотонний кристал, у якого положення фотонних заборонених зон залежить від поляризації (рис. 7.6). Подібні багатошарові структури можуть бути корисні для створення дихроїчних дзеркал і фільтрів.

Обмеження на застосування ПК, які ми розглядали раніше, такі як непрозорість у видимому діапазоні і повільне окислення на повітрі поширюються і на виготовлені з нього багатошарові структури. Виходом може бути окислення таких структур. Спектри пропускання вихідної структури, виготовленої з шарів ПК різної пористості,що чергуються, і структури, отриманої з неї в результаті прогріву при температурі 950°С протягом 2 годин, представлені на рис. 7.7 Оскільки показники заломлення окисленого ПК менше, ніж показники заломлення ПК, положення ФЗЗ зміщується в синю сторону (з 3000 до 4500 см^-1). Якість структури при цьому не відчуває помітного погіршення: пропускання в ФЗЗ залишається гранично низьким, в спектрі зберігаються резонанси пропускання поза ФЗЗ.