ИСТИНА

Распространение света в средах с периодически изменяющейся диэлектрической проницаемостью в настоящее время вызывает большой интерес среди исследователей благодаря наличию аналогий с другими явлениями в твердом теле. Например, фотонная запрещенная зона в фотонных кристаллах является аналогом электронной запрещенной зоны в кристаллических структурах. Свойства фотонных кристаллов определяются как показателями преломления составляющих элементов, так и характером их расположения. Фотонные кристаллы обычно классифицируют по последнему параметру, выделяя три основных типа: одномерные, двухмерные и трехмерные. Одномерными фотонными кристаллами являются многослойные пленки с чередованием показателей преломления в слоях [1]. Существует много методов создания одномерных фотонных кристаллов, включая осаждение под скользящим углом, послойное осаждение и золь-гель метод. Однако данные методы обладают рядом недостатков, таких как высокая стоимость оборудования, дефектность получаемой структуры и сложность исполнения. С другой стороны, для получения фотонно-кристаллических структур можно использовать совсем другой подход: проводить анодирование металла, сопровождающееся его окислением и, как следствие, образованием оксидной пленки, при периодически изменяющемся во времени напряжении/токе. Данная технология удобна в применении и экономически наиболее выгодна, что делает ее привлекательной и популярной среди исследователей [2]. Сейчас для анодирования широко используют кремний, алюминий и титан. Материалы, получаемые в результате анодирования кремния, непрозрачны в видимом диапазоне. Получаемый при анодировании алюминия оксид обладает сравнительно низким показателем преломления в видимом диапазоне длин волн: n = 1,7. В то же время, оксид титана обладает значительно более высоким показателем преломления (2,7 для TiO2), что особенно важно для формирования качественного фотонного кристалла [3]. Для направленного формирования фотонных кристаллов путём анодирования титана необходимы данные о влиянии напряжения анодирования на эффективный показатель преломления и толщину формирующегося слоя анодного оксида титана. В настоящей работе исследованы тонкие пленки анодного оксида титана. Структуры получены анодированием титановой фольги (чистота 99,6 %) в электролите, содержащем 0,081 М NH4F и 1,11 М воды в этиленгликоле, при комнатной температуре, с перемешиванием 150 об/мин, при суммарном протекшем заряде 2,5 Кл. Перед анодированием фольга была предварительно обработана: сначала химическое травление в водном растворе (5,92 М HNO3; 0,9 М HF) в течение 30 минут, затем анодирование при напряжении 85 В в этиленгликоле, содержащем 0,1 М NH4F и 5,56 М воды, с последующим удалением оксидной пленки. Оксидные пленки на поверхности титана были получены при напряжениях 10 – 60 В с шагом в 10 В. Были измерены спектры отражения полученных структур на спектрофотометре Lambda 950 (Perkin Elmer) при разных углах падения (8, 30, 45, 60, 68º относительно нормали к поверхности пленки). В спектрах хорошо видны осцилляции Фабри-Перо, по положению максимумов которых, с использованием уравнения Брегга-Снелла, определены толщины и эффективные показатели преломления тонких пленок, полученных при различных напряжениях. Согласно полученным данным чем больше прикладываемое напряжение, тем больше показатель преломления и, как следствие, меньше пористость структуры. Полученные данные о зависимости эффективного показателя преломления пористых плёнок анодного оксида титана от напряжения будут использованы при дальнейшем формировании одномерных фотонных кристаллов путем анодирования титана при периодически изменяющемся напряжении от плотности заряда. Литература 1. Sergey E. Svyakhovskiy, Anton I. Maydykovsky, and Tatiana V. Murzina. Mesoporous silicon photonic structures with thousands of periods // J. Appl. Phys., 2012, 112, 013106. 2. Lingxia Zheng, Hua Cheng, Fengxia Liang, Shiwei Shu, Chun Kwan Tsang, Hui Li, Shuit-Tong Lee and Yang Yang Li. Porous TiO2 Photonic Band Gap Materials by Anodization // J. Phys. Chem. C, 2012, 116 (9), pp. 5509–5515. 3. Kaiying Wang, Guohua Liu, Nils Hoivik, Erik Johannessen and Henrik Jakobsen. Electrochemical engineering of hollow nanoarchitectures: pulse/step anodization (Si, Al, Ti) and their applications // Chem. Soc. Rev., 2014, 43, pp. 1476-1500.