волны 508 нм, соответствующая коротковолновому краю запрещенной
зоны.
При нормальном падении возбуждающего излучения на поверх-
ность (111) фотонного кристалла соотношение Брэгга имеет вид
2
an
=
λ
m
,
(1)
где
n
—
эффективный показатель преломления;
a
=
r
2
3
D
—
период
кристаллической решетки;
D
= 300
нм — диаметр глобул исходно-
го глобулярного кристалла;
λ
m
= 562
нм — длина волны соответ-
ствующего брэгговского максимума. Из соотношения (1) для эффек-
тивного показателя преломления получаем значение
n
= 1
,
14
при
a
=
r
2
3
D
= 245
нм. Величина эффективного показателя преломле-
ния удовлетворяет соотношению
n
2
=
n
2
1
η
+
n
2
2
(1
−
η
)
.
(2)
Здесь
n
1
= 1
,
47
—
показатель преломления плавленого кварца;
η
—
со-
ответствующий коэффициент заполнения;
n
2
—
эффективный показа-
тель преломления, соответствующий углеродной наночастице. Умень-
шение эффективного показателя преломления фотонного кристалла до
значения
n
= 1
,
14
по сравнению с показателем преломления аморфно-
го кварца (
n
1
= 1
,
47)
можно объяснить тем, что углерод формируется
в виде проводящей фазы, характеризующейся отрицательным значе-
нием диэлектрической проницаемости.
Таким образом, присутствие в фотонном кристалле периодически
расположенных квантовых точек приводит к видоизменению оптиче-
ских свойств исходных искусственных опалов: к спектральному сдви-
гу положения запрещенной зоны, к возникновению дополнительных
резонансов в спектре фотонного кристалла, к селективному отраже-
нию электромагнитного излучения и т.д.
На основе анализа спектров пропускания и отражения широкопо-
лосного излучения от поверхности квантитов, полученных в результа-
те высокотемпературного отжига опалов, в порах которых присутство-
вали тугоплавкие диэлектрики, было установлено наличие в квантитах
запрещенной фотонной зоны в видимой области спектра. При облуче-
нии поверхности квантита электромагнитным излучением видимого
и ближнего ультрафиолетового диапазонов наблюдается эффект кон-
версии — преобразование излучения с различными длинами волн в
квазимонохроматическое излучение. При этом в спектре отраженного
вторичного излучения присутствует резкий пик интенсивности вто-
ричного излучения с фиксированной длиной волны в области запре-
щенной фотонной зоны.
122
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2012