Анализ механизма формирования фотонных запрещенных зон в гетероструктурах, получаемых при осаждении тонких пленок на поверхность коллоидных пленок
Авторы: Панфилова Е.В., Медведева О.М., Минько
Опубликовано в выпуске: #2(122)/2022
DOI: 10.18698/2308-6033-2022-2-2157
Раздел: Металлургия и материаловедение | Рубрика: Нанотехнологии и наноматериалы
Фотонно-кристаллические пленки, получаемые в результате самоорганизации коллоидных сферических частиц, служат основой для формирования разнообразных микро- и наноструктур. Перспективы их использования связаны с созданием устройств оптоэлектроники, оптических и полупроводниковых сенсоров и микроэлектромеханических систем. Представлен анализ механизма формирования фотонной запрещенной зоны в гетероструктурах, полученных методом вакуумного осаждения функционального материала на поверхность фотонно-кристаллической коллоидной пленки, имеющей структуру опаловой матрицы. Рассмотрены эффекты дифракции Брэгга — Вульфа на образующихся в такой структуре слоях. Показано, что внедрение осаждаемого материала в межсферические пустоты коллоидной пленки может существенно влиять на параметры фотонной запрещенной зоны. Приведен пример анализа фотонной запрещенной слоистой гетероструктуры, сформировавшейся при осаждении никеля на коллоидную пленку диоксида кремния.
Литература
[1] Самойлович М.И., Клещева С.М., Белянин А.Ф., Житковский Б.Д., Цветков М.Ю. Трехмерные нанокомпозиты на основе упорядоченных упаковок наносфер кремнезема. Часть II. Микросистемная техника, 2004, № 7, с. 2–11.
[2] Слепов Н. Фотонные кристаллы. Будущее вычислительной техники и связи. Электроника: наука, технология, бизнес, 2000, № 2, с. 32–35.
[3] Ng W.N., Leung C.H., Lai P.T., Choi H.W. Photonic crystal light-emitting diodes fabricated by microsphere lithography. Nanotechnology, 2008, vol. 19, no. 25, art. no. 255302. DOI: 10.1088/0957-4484/19/25/255302
[4] Панфилова Е.В., Дюбанов В.А. Автоматизация процессов получения коллоидных пленок опала. В кн.: Advances in Automation. Proceedings of the International Russian Automation Conference, RusAutoCon 2019, September 8–14, 2019, Sochi, Russia. Radionov A.A., Karandaev A.S., eds. Springer Publ., 2020, pp. 1044–1052.
[5] Lees R., Cooke M.D., Balocco C., Gallant A. Computer Aided Patterning Design for Self-Assembled Microsphere Lithography (SA-MSL). Scientific reports, 2019, vol. 9, no. 1, pp. 1–5.
[6] Armstrong E., O’Dwyer C. Artificial opal photonic crystals and inverse opal structures–fundamentals and applications from optics to energy storage. Journal of materials chemistry C, 2015, vol. 3, no. 24, pp. 6109–6143.
[7] Romanov S.G., Korovin A.V, Regensburger A., Peschel U. Hybrid colloidal plasmonic–photonic crystals. Advanced Materials, 2011, vol. 23, no. 22–23, pp. 2515–2533. DOI: 10.1002/adma.201100460
[8] Панфилова Е.В., Доброносова А.А. Особенности формирования и свойства тонких пленок и массивов частиц золота, получаемых на поверхности опаловых пленок. Инженерный журнал: наука и инновации, 2017, вып. 8 (68). http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2017-8-1650
[9] Dyakov S.A., Fradkin I.M., Gippius N.A., Klompmaker L., Spitzer F., Yalcin E., Akimov I.A., Bayer M., Yavsin D.A., Pavlov S.I., Pevtsov A.B., Verbin S.Y., Tikhodeev S.G. Wide-band enhancement of the transverse magneto-optical Kerr effect in magnetite-based plasmonic crystals. Physical Review B, 2019, vol. 100, no. 21, art. no. 214411.
[10] Vanin A.I., Lukin A.E., Romanov S.G., Solov’ev V.G. Optical properties of metal-dielectric structures based on photon-crystal opal matrices. Physics of the Solid State, 2018, vol. 60, no. 4, pp. 774–777.
[11] Galaganova E.N., Sotnikov D.A. Prepare of nanocomposite structures through the magnetron deposition of material on the colloidal silica films and investigation of their properties. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing, 2020, vol. 781, no. 1, art. no. 012004. DOI: 10.1088/1757-899X/781/1/012004
[12] Panfilov Y.V., Gurov A.V. Pulsed methods of thin film coatings deposition. Journal of Physics: Conference Series, 2021, vol. 1954, no. 1, art. no. 012035.