Брэгговское отражение высококонтрастных фотонных кристаллов на основе композитов опал-полупроводник (GaP, GaN, GaPN)
Диссертация
Одним из наиболее часто используемых материалов для создания трехмерных ФК являются синтетические опалы, представляющие собой трехмерную решетку плотноупаковаппых шаров аморфного кремнезема. Пространство между шарами образует подрешетку взаимопроникающих пор. Возможность внедрения в эти поры различных материалов создает предпосылки для создания композитных материалов, на основе которых могут быть… Читать ещё >
Список литературы
- Е. Yablonovitch. Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics. Phys. Rev. Lett., 58,2059 (1987).
- S. John. Strong Localization of Photons in Certain Disordered Dielectric Superlattices. Phys. Rev. Lett., 58,2486 (1987).
- E.Yablonovich, T.J.Gmitter, Photonic band gap: the face-centered-cubic-case, Phys.Rev.Lett. 63(8), 1950 (1989).
- K.M.Ho, C.T.Chan, C.M.Soukoulis, Existence of a Photonic Gap in periodic dielectric structures, Phys.Rev.Lett. 65,3152 (1990).
- E.Yablonovich, T.J.Gmitter, K.MLeung. Photonic band gap structure: the face-centered-cubic-case employing nonspherical atoms. Phys.Rev.Lett. 67,2295 (1991).
- D.J.Norris, Yu.A.Vlasov. Chemical Approaches to three-dimensional semiconductor photonic crystals, Adv. Mater 13,371 (2001)
- C.Lopez, Adv.Mater. Materials Aspects of Photonic Crystals. 15,1679 (2003).
- S. Nakamura and G. Fasol. The blue Laser Diode: GaN based Light Emitters and Lasers (Berlin, Springer, 1997).
- C.W. Tu. III-N-V low-bandgap nitrides and their device applications. J. Phys. Condens. Matter, 13,7169 (2001).
- R.W. James, The Optical Principles of the Diffraction of X-rays (G. Bell @ Sons, London 1954).
- H. Ашкрофт, H. Мермин. Физика твердого тела. «Мир». Москва. 1979.
- Ч. Киттель. Введение в физику твердого тела. «Наука». Москва. 1978.
- Кособукин В.А. Фотонные кристаллы. Обзорная лекция. ФТИ им. А. Ф. Иоффе 2000 г.
- B.C. Горелик, Л. И. Злобина, П. П. Свербиль, А. Б. Фадюшин, А. В. Червяков Комбинированное рассеяние света в трехмерных фотонных кристаллах. Препринт. ФИАН им. П. Н. Лебедева. Москва 2005 г.
- J.D. Joannopoulos, P.R. Villeneuve, S. Fan. Photonic crystals: putting a new twist on light. Nature 386, 143(1997).
- S John. In: NATO ASI Series. Confined Electrons and Photons. New Physics and Applications. Eds. E. Burstein, C. Weisbuch. Plenum Press, N.Y. p.535 (1995).
- T.Quang, M. Woldeyohannes, S. John, and G.S. Agarvval. Coherent Control of Spontaneous Emission near a Photonic Band Edge: A Single-Atom Optical Memory Device. Phys. Rev. Lett. 79,5238 (1997).
- S. Fan, P.R. Villeneuve, J.D. Joannopoulos, and E.F. Shubert. High Extraction Efficiency of Spontaneous Emission from Slabs of Photonic Crystals, Phys. Rev. Lett. 78 3294 (1992).
- E. Yablonovitch. Photonic band-gap structures. JOSA B 10,283 (1993).
- E. Yablonovitch, T.J. Gmitter, R.D. Meade, A.M. Rappe, K.D. Brommer, J.A. Joannopoulos. Donor and Acceptor Modes in Photonic Band Structures. Phys. Rev. Lett. 67,3380(1991).
- J.D. Joannopoulos, R.D. Meade, J.N. Winn, Photonic Crystals: Molding the Flow of Light, Princeton University Press, Princeton, NJ, 1995.
- T. Krauss, R. De Le Rue, and S. Two-dimensional photonic-band-gap structures operating at near-infrared wavelength ban, Nature 383,699 (1996).
- J.R. Wendt, G.A. Vawter, P.L. Gourley, T.M. Brennan, and B.E. Hammons. J. Vac. Sci. and Tech. B 11,2637(1993).
- U. Gruning, V. Lehmann, S. Ottow, and K. Busch. Macroporous silicon with a complete two-dimensional photonic band gap centered at 5 //m, Appl. Phys. Lett. 68, 747 (1996).
- H.B. Lin, R.J. Tonucci, and A.J. Campillo. Observation of two-dimensional photonic band behavior in the visible, Appl. Phys, Lett. 68,2927 (1996).
- A. Rosenberg, R.J. Tonucci, and A. Bolden. Photonic band-structure effects in the visible and near ultraviolet observed in solid-state dielectric arrays, Appl. Phys. Lett. 69,2638. (1996).
- K. Inoue, M. Wada, K. Sakoda, M. Hayashi, T. Fukushima, and A. Yamanaka. Near-infrared photonic band gap of two-dimensional triangular air-rod lattices as revealed by transmittance measurement. Phys. Rev. B, 53, 1010 (1996).
- H.S. S OzHer, J.W. Haus and R. Inguva, Photonic bands: Convergence problems with the plane-wave method. Phys. Rev. B 45 13 962 (1992).
- T. Suzuki and P.K. Yu, J. Opt. Soc. Am. B 12, 804 (1995).
- R. Biswas, M. Sigalas, G. Subramania and Ho K M, Photonic band gaps in colloidal systems. Phys. Rev. B 57 3701 (1998).
- A. Moroz and Ch. Sommers. Photonic band gaps of three-dimensional face-centred cubic lattices. J. Condens. Matter 11,997 (1999).
- К. Bush, S. John. Photonic band gap formation in certain self-organizing systems. Phys. Rev. E 58,3896 (1998).
- G.J. Wijnhoven, W.L. Vos. Preparation of photonic crystals made of air spheres in titania. Science 281,802(1998).
- A. Blanco, et al. Large-scale synthesis of a silicon photonic crystal with a complete three-dimensional band gap near 1.5 micrometres. Nature 405,437 (2000).
- N.D. Deniskina, D.V. Kalinin, and L.V. Kazantseva. Precious Opals, Their Synthesis and Natural Genesis. Novosibirsk, Nauka, P.353 (1988).
- L.V. Woodcock. Entropy difference between the face-centered cubic and hexagonal clouse-packed crystal structures. Nature 385,141 (1997).
- A.D. Bruee, N.B. Wilding, G, J. Ackland. Free Energy of Crystalline Solids: A LatticeSwitch Monte Carlo Method. Phys. Rev. Lett. 79,3002 (1997).
- S.C. Mau, D.A. Huse. Stacking entropy of hard-sphere crystals. Phys. Rev. E 59, 4396 (1999).
- B.H. Богомолов, JI.C. Парфеньева, A.B. Прокофьев, И. А. Смирнов, C.M. Самойлович, А. Жезовский, Ж. Муха, Г. Миссиорек. Влияние периодической кластерной сверхрешетки на теплопроводность аморфного кремнезема (опала). ФТТ37, 3411 (1995).
- Таблицы физических величин. Справочник под ред. И. К. Кикоина. Москва, Атомиздат, 1976. Х. Кухлинг, Справочник по Физике, Москва, Мир 1982, с.519- H. Kuchling, Physik, 15 Auflage, VEB Fachbuchverlag Leipzig 1980, P.520.
- V.N. Astratov, et. al. Photonic band gaps in 3D ordered fee silica matrices. Phys. Letters 222 °F, 349(1996).
- Yu. Vlasov, et al. Existence of a photonic pseudogap for visible light in synthetic opals Phys.Rev.B55, R 13 357 (1997).
- В.Н.Богомолов и др. Эффект фотонной запрещенной зоны в оптическом диапазоне на твердотельных SiC>2 кластерных решетках опалах. Письма в ЖЭТФ, 63,496 (1996).
- В.Н. Богомолов, А. В. Прокофьев, А. И. Шелых. Оптико-структурный анализ фотонных кристаллов на основе опалов ФТТ 40, 648 (1998).
- L.M. Sorokin, V.N. Bogomolov, J.L. Hutchison, D.A. Kurdyukov, A.V. Chernyaev, T.N. Zaslavskaya. NanoStructured Materials, Acta Mettalurgica Inc. 12,1081 (1999).
- Yu.A. Vlasov, X.Z. Bo, J.C.Sturn, D.J. Norris. On-chip natural assembly of silicon photonic bandgap crystals. Nature 414,289 (2001).
- Yu.A. Vlasov, M.A. Kaliteevski, V.V. Nikolaev. Different regimes of localization in a disordered photonic crystal. Phys. Rev. B60,1515 (1999).
- Yu.A. Vlasov, V.N. Astratov, A.V. Baryshev, A.A. Kaplyanskii, O.Z. Karimov, M.F. Limonov. Manifestation of intrinsic defects in optical properties of self-organized opal photonic crystals. Phys. Rev. E 61,5784 (2000).
- A.B. Барышев, A.B. Анкудинов, A.A. Каплянский, В. А. Кособукин, М. Ф. Лимонов, К. Б. Самусев, Д. Е. Усвят. Оптическая характеризация синтетических опалов. ФТТ, 44, 1573(2002)
- А.В. Барышев, А. А. Каплянский, В. А. Кособукин, М. Ф. Лимонов, К. Б. Самусев, Д. Е. Усвят. Брэгговская дифракция света в искусственных опалах. ФТТ, 45, 434 (2003).
- А.В. Барышев, А. А. Каплянский, В. А. Кособукин, М. Ф. Лимонов, К.Б. А. П. Скворцов. Спектроскопия запрещенной фотонной зоны в синтетических опалах. ФТТ, 46, 1291 (2004).
- N. Garcia and A.Z. Genack, Anomalous photon diffusion at the threshold of the Anderson localization transition Phys. Rev. Lett. 66, 1850 (1991).
- D.S. Wiersma, P. Bartolini, A. Lagenijk, R. Righini. Localization of light in a disordered medium. Nature (London) 390,671 (1997).
- J.M. Frigerio, J. Rivory, P. Sheng, Opt. Commun. 98,231 (1993).
- A.R. McGurn, K.T. Christensen, F.M. Mueller, A.A. Maradudin, Anderson localization in one-dimensional randomly disordered optical systems that are periodic on average Phys. Rev. В 47, 13120(1993).
- V.D. Freilikher, B.A. Liansky, I.V. Yurkevich, A.A. Maradudin, A.R. McGurn, Enhanced transmission due to disorder. Phys. Rev. E 51,6301 (1995).
- A. Reynolds, L. Lopez-Tejeira, D. Cassane, F. J. Garcia-Vidal, J. Sanches-Dehesa. Spectral properties of opal-based photonic crystals having a Si02 matrix. Phys. Rev. В 60, 11 422,(1999).
- H. Miguez, A. Blanco, F. Meseguer, C. Lopez, H.M. et. al. Control of the photonic crystal properties of fee packed submicrometer Si02 spheres by sintering. Adv. Mater. 10, 480, (1999).
- В.Н. Богомолов и др. Фосфоресценция ароматических соединений в порах матрицы Na-B-стекла и их взаимодействие со стенками пор. ФТТ 37,2979 (1995).
- Yu.A. Vlasov, К. Luterova, I. Pelant, В. Honerlage. Enhancement of optical gain of semiconductors embedded in three-dimensional photonic crystals. Appl. Phys. Lett. 71, 1616(1997).
- S.G. Romanov, N.P. Johnson, A.V. Fokin, V.Y. Butco, C.M. Sotomayor Torres. Enhancement of the photonic gap of opal-based three-dimensional gratings Appl. Phys. Lett. 70,2091 (1997).
- Yu. Vlasov, M. Deutsch, D.J. Norris. Single-domain spectroscopy of self-assembled photonic crystals. Appl. Phys. Lett. 76,1627 (2000).
- H. Miguez, A. Blanco, F. Meseguer, C. Lopez, H.M. Yates, M.E. Pemble, V. Fornes, A. Mifsud. Bragg diffraction from indium phosphide infilled fee silica colloidal crystals. Phys. Rev. B. 59,1999.
- В.Г. Голубев, В. А. Кособукин, Д. А. Курдюков, А. В. Медведев, А. Б. Певцов. Фотонные кристаллы с перестраиваемой запрещенной зоной на основе заполненных и инвертированных композитов опал-кремний. ФТП 35, 710 (2001).
- В.Г. Голубев, В. А. Кособукин, Д. А. Курдюков, А. В. Медведев, А. Б. Певцов, JI.M. Сорокин, Дж. Хатчисон. Структурные и фотонные свойства нанокомпозитов опал-GaN. ФТП 35, 1376(2001).
- А.А. Zakhidov, R.H. Baughman, Z. Iqbal, С. Cui, I. Khairulin, S.O. Dantas, J. Marti, and V.G. Ralchenko. Carbon Structures with Three-Dimensional Periodicity at Optical Wavelengths. Science 282, 897 (1998).
- T.-B. Xu, Z.-Y. Cheng, Q.M. Zang, R.H. Baugman, C. Cui, A.A. Zakhidov, J. Su. Fabrication and characterization of three-dimensional periodic ferroelectric polymer-silica opal composites and inverse opals. J. Appl. Phys. 88,405 (2000).
- B.T. Holand, C.F. Blanford, A. Stein. Synthesis of macroporous minerals with highly ordered three-dimensional arrays of spheroidal voids. Science 281, 538 (1998).
- Yu.A. Vlasov, N. Yao, and D.J. Norris, Synthesis of Photonic Crystals for Optical Wavelengths from Semiconductor Quantum Dots. Adv. Mater. 11, 165 (1999).
- P.V. Braun, P. Wiltzius. Microporous materials: Electrochemically grown photonic crystals. Nature 402,603 (1999).
- В.Г. Голубев, Д. А. Курдюков, А. Б. Певцов, А. В. Селькин, А. В. Ильинский, Р. Боейинк. Гистерезис фотонной запрещенной зоны в фотонном кристалле VO2 при фазовом переходе полупроводник-металл. ФТП 36,1122 (2002).
- J. Martorell, N.M. Lawandy, Observation of inhibited spontaneous emission in a periodic dielectric structure. Phys. Rev. Lett. 65,1877 (1990).
- T. Yamasaki, T. Tutsui, Spontaneous emission from fluorescent molecules embedded in photonic crystals consisting of polystyrene microspheres. Appl. Phys. Lett. 72, 1957 (1998).
- K. Yoshino, S.B. Lee, S. Tatsuhara, Y. Kawagishi, M. Osaki, A.A. Zakhidov. Observation of inhibited spontaneus emission and stimulated emission of rhodamine 6G in polymer replica of synthetic opal. Appl. Phys. Lett. 73,3506 (1998).
- A. Femius Koenderink, L. Bechger, H.P. Shriemer, Ad Lagendijk, W. Voss. Broadband Fivefold Reduction of Vacuum Fluctuations Probed by Dyes in Photonic Crystals. Phys. Rev. Lett. 88, 14 393 (2002).
- S.V.Gaponenko, A.M.Kapitonov, V.N.Bogomolov, A.V.Prokofiev, A. Eychmuller, A.L.Rogach. Electrons and photons in mesoscopic structures: quantum dots in a photonic crystal. JETF Letters, 68,142(1998).
- A.Blanco, C. Lopez, R. Mayoral, H. Miguez, F. Meseguer, A. Mifsud, J.Herrero. CdS photoluminescence inhibition by a photonic structure. Appl. Phys. Letters 73, 1781(1998).
- G. Subramania, R. Bisvas, K. Constant, M.M. Sigalas, K.M. Ho. Structural characterization of thin film photonic crystals. Phys. Rev. В 63,235 111, (2001).
- Shih-Lin Chan. Multiple Diffraction of X-rays in Crystals. Springer-Verlag, Berlin Heidelbrg New York. 1984.
- E. Wagner, Phys. Zs" 21,94 (1923).
- O. Berg, Wiss. Veroff. 5, 89 (1926).
- G. Mayer, Z. Kristallogr., 66,585 (1928).
- M. Renninger, Z. Kristallogr., 106,141 (1937).
- Pabst, Am. Mineral., 24,566 (1939).
- G. Bormann, W. Hartwig. Z. Krystallogr. 121,401 (1965).
- H.M. Van Driel, W.L. Vos. Multiple Bragg wave coupling in photonic band gap crystals. Phys. Rev. B62, 9872 (2000).
- S.G. Romanov, Т. Мака, C.M. Sotomayor Torres. Diffraction of light from thin-film polymethylmethacrylate opaline photonic crystals. Phys. Rev E63, 56 603 (2001).
- Madelung O., 1996 Semiconductors, Basic date 2nd edh (Berlin: Springer).
- П. Ю. M. Кардона. Основы физики полупроводников. Физматлит. Москва. 2002.
- W.G. Bi, C.W. Tu. N incorporation in GaP and band gap bowing of GaNxPi.x. Appl. Phys. Lett., 69,3710 (1996).
- M.S.Thijssen, R. Sprik, J.E.G.Wijnhoven, M. Megens, T. Narayanan, A. Lagendijk, W. Vos, Inhibited light propogation and broadband reflection in photonic Air-sphere crystals, Phys.Rev.Lett. 83,2730 (1999).
- D.E.Aspnes and A.A.Studna. Dielectric functions and optical parameters of Si, Ge, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, and InSb from 1.5 to 6.0 eV Phys.Rev.B 27,985 (1983).
- S.G. Romanov, R.M. De La Rue, H. M. Yates, M.E. Pemble. Impact of GaP layer deposition upon photonic bandgap behaviour of opal. J. Phys.: Condens. Matter, 12, 339 (2000).
- R.C. Schroden, M. Al-Daous, A. Stein. Self-Modification of Spontaneous Emission by Inverse Opal Silica Photonic Crystals. Chem. Mater., 13,2945 (2001).
- S.G. Romanov, A.V. Fokin, R.M. De La Rue. Anisotropic photoluminescence in incomplete three-dimensional photonic band-gap environments. Appl. Phys. Lett., 74, 1821 (1999).
- M.A. Stevens Kalceff. Cathodoluminescence microcharacterization of the defect structure of irradiated hydrated and anhydrous fused silicon dioxide. Phys. Rev. В 57,5674 (1998).
- А.А. Андреев. Собственная и активированная примесями Zn, Се, Tb, Er, Sm, и Eu фотолюминесценция аморфных пленок нитрида галлия. ФТТ, 45,395 (2003).
- S. Miyoshi, К. Onabe. Band Structure of GaPi. xNx (x=0.25, 0.5 and 0.75) Ordered Alloys: Semiempirical Tight-Binding Calculation. Jpn. J. Appl. Phys., 37, Part 1,4680 (1998).
- З.Г. Пинскер. Динамическое рассеяние рентгеновских лучей в идеальных кристаллах. М.: «Наука», 1974.
- Ю.С. Терминасов, Л. В. Тузов. Двойные отражения рентгеновских лучей в кристаллах. УФН 83,223 (1964).
- D.A. Kottwitz. Intensity of Forbidden Neutron Reflections Simulated by Multiple Bragg Reflection. Phys. Rev., 175,1056 (1968).
- P.Velikov, T. van Dillen, A. Polman, A. van Blaaderen. Photonic crystals of shape-anisotropic colloidal particles. Appl.Phys.Lett., 81, 838 (2002).
- A.V. Sel’kin. Structural characterization of photonic crystals by Bragg reflection spectroscopy. Proc. of 12th Int. Symp. «Nanostructures: Physics and Technology», St. Petersburg, Russia, June 21−25,2004, 111−112 (2004).
- J.S. Maxwell Garnett. Philos. Trans. R. Soc. London, 203,385 (1904).
- P. Yeh, Optical waves in layered media. New-York, Wiley, 1988.
- J.F.Galisteo-Lopez, F. Garsia-Santamaria, D. Golmayo, B.H.Juarez, C. Lopez, E. Palacios-Lidon, Design of photonic bands for opal-based photonic crystals, Photonics and Nanostructures-Fundamental and Aplications. 2, 117 (2004).
- F.Garcia-Santamaria, M. Ibisate, I. Rodriguez, F. Meseguer, C.Lopez. Photonic Band Engineering in Opals by Crowth of Si/Ge Multilayer Shells. Adv.Mater. 15, (10) 788 (2003).
- T.van Dillen, A. van Blaaderen, A.Polman. Shaping colloidal assemblies. Materials today, July/August 2004.