Влияние анизотропии формы кремниевых наноструктур на их оптические свойства. Кремнийлік наноқұрылымдардың пішін анизотропиясы олардың оптикалық қасиеттеріне әсер

Авторы

  • K. S. Sekerbayev Казахский национальный университет им. аль-Фараби
  • T. I. Taurbayev Казахский национальный университет им. аль-Фараби
  • V. Yu. Timoshenko Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
        36 20

Ключевые слова:

анизотропия, двулучепреломление, поглощение, диэлектрическая проницаемость, фактор деполяризации, пористый кремний, теория эффективной среды, обобщѐнная формула Бруггемана, , сәуленің қосарланып сынуы, жұтуы, диэлектрлік өтімділік, деполяриза

Аннотация

В рамках приближения эффективной среды и модели Друде-Лоренца выполнены расчеты оптических характеристик, в том числе, показателя преломления и коэффициента поглощения в спектральной области ниже края межзонного поглощения, ансамблей кремниевых нанокристаллов с различной формой и фактором за- полнения пространства. Получены выражения для частотных зависимостей компонент комплексной диэлектрической проницаемости системы ориентированных эллипсоидов, нитей и слоев, найдены условия достижения максимальной оптической анизотропии при минимальных оптических потерях. Из расчѐтов следует, что максимальная оптическая анизотропия достигается для системы параллельных плоскостей и равна 1 при пористости 0,3. Система плоскостей ведѐт себя как отрицательный одноосный кристалл, а нити – как положительный одноосный кристалл. Для нитей максимальная оптическая анизотропия равна 0,65 при пористости 0,6. Коэффициент поглощения среды сильно зависит от частоты излучения и достигает максимума при частотах порядка 200 см-1. Рост концентрации носителей заряда может приводить к значительному увеличению двулучепреломления и поглощения. Обсуждается применимость полученных результатов для описания оптических свойств пористого кремния и других кремниевых наноструктур. Эффективті (тиімді) орта және Друде-Лоренц модельдің жуықталумен шектелген формасы және кеңістікті толтыру факторы әртүрлі кремнийлік нанокристалдары ансамбльдерінің оптикалық сипаттамалары есептелген, сонымен бірге зонааралық жұтуының шетінен төмен спектралдық облысындағы жұту коэффициенті есептелген. Бағытталған эллипсоидтардың жүйесіне, жіпшелердің және қабаттардың комплексті диэлектрлік өтімділіктердің жиілікті тәуелдіктеріне арналған теңдеулері табылған, минималды оптикалық шығындар кезінде максималды оптикалық анизотропияны алу үшін шарттар табылған. Есептерден шығатын нәтижелер: параллель жазықтар жүйе үшін кеуектілігі 0,3 болғанда максималдық оптикалық анизотропиясы 1-ге тең болады. Жазықтар жүйесінің ұстанымы теріс біросьті кристалл сияқты, ал жіпшелердің ұстанымы – оң біросьті кристалл сияқты. Кеуектілігі 0,6 болғанда жіпшелер үшін максималдық оптикалық анизотропиясы 0,65-ке тең. Ортаның жұту коэффициенті сәулелену жиілігінен өте күшті тәуелді болады және жиіліктері шамамен 200 см-1 болғанда максимумға жетеді. Заряд тасушылардың концентрациясының өсуі сәуленің қосарланып сынуының және жұтуының аса өсуіне келтіруі мүмкін. Алынған нәтижелердің кеуек кремнийдің және басқа кремнийлік наноқұрылымдардың оптикалық қасиеттерін түсіндіру үшін қолдануы талқыланған.

Библиографические ссылки

1 Kovalev D., Polisski G., Diener J., Heckler H., Kunzner N., Timoshenko V.Y., Koch F. Strong in-plane birefringence of spatially
nanostructured silicon // Applied Physics Letters. - 2001, v.78(7), pp.916–918.

2 Kunzner N., Kovalev D., Diener J., Gross E., Timoshenko V.Y., Polisski G , Koch F., Fujii M.. Giant birefringence in anisotropically
nanostructured silicon // Optics Letters. – 2001, v.26(16), pp.1265–1267.

3 Timoshenko V.Yu., Osminkina L.A., Efimova A.I., Golovan L.A., Kashkarov P. K. // Phys.Rev.B, 2003, v.67, pp.113405.

4 Golovan L.A., Timoshenko V. Yu., Kashkarov P.K. Opticheskie svojstva nanokompozitov na osnove poristyh system //
Uspehi fizicheskih nauk, 2007, t.177(6), р.619–638.

Загрузки

Опубликован

2013-09-27

Выпуск

Раздел

Физика конденсированного состояния и проблемы материаловедения. Нанонаука

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)