Линейные и нелинейные оптические свойства нанокомпозитных сред на основе кремния и карбида кремнияНИР

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 17 июня 2013 г.-31 декабря 2013 г. Линейные и нелинейные оптические свойства нанокомпозитных сред на основе кремния и карбида кремния
Результаты этапа: В ходе выполнения первого этапа работы были изучены тонкие пленки, содержащие нанокристаллы кремния и карбида кремния, изготовленные украинскими участниками проекта методом прямого ионного осаждения на кремниевые подложки при различных температурах. С помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света были оценены средние размеры нанокристаллов кремния, которые составили от 5 до 12 нм. Обнаружено, что кратковременное химическое травление в растворе на основе плавиковой кислоты не приводит к существенному изменению состава пленки, а его результатом является модификация спектра фотолюминесценции изучаемых образцов, вследствие пассивации поверхностных дефектов. После химического травления в спектрах ФЛ возникает полоса в области 600 – 1000 нм, связанная с излучательной рекомбинацией экситонов в нанокристаллах кремния. В спектре ФЛ также наблюдается полоса в области 400 – 550 нм, которая, по-видимому, связана с дефектами, содержащимися на поверхности нанокристаллов и в окружающей их матрице. Различие в кинетике тушения ФЛ свидетельствует о различии структурных свойств полученных образцов. Впервые выполненное комплексное исследование нанокомпозитных сред на основе кремния и карбида кремния оптическими методами, включающее в себя измерение спектров фотолюминесценции и комбинационного рассеяния света и сигналов второй оптической гармоники, свидетельствует о корреляции указанных оптических сигналов и о согласии данных, полученных оптическими и структурными методами.
2 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Линейные и нелинейные оптические свойства нанокомпозитных сред на основе кремния и карбида кремния
Результаты этапа: Настоящий проекта посвящен изучению оптических и рекомбинационных свойств наноструктур карбида кремния (SiC) – материала, обладающего уникальными свойствами, которые делают его весьма перспективным для использования в линейной и нелинейной оптике, оптоэлектронике и биофотонике. В ходе работы исследовались наноструктурированные слои SiC, полученные методами прямого ионного осаждения и анодного травления. Нанокомпозитные пленки, содержащие нанокристаллы кремния и карбида кремния, изготовленные методом прямого ионного осаждения на кремниевые подложки, были исследованы методами спектроскопии КРС и фотолюминесценции (ФЛ). Обнаружено, что изучаемые образцы обладают двумя полосами фотолюминесценции – в «красной» и ближней инфракрасной (600 – 1000 нм) и «синей» областях (400 – 550 нм), которые объясняются соответственно излучательной рекомбинацией экситонов в кремниевых нанокристаллах и излучательными переходами между уровнями локальных центров (дефектов) на поверхности кремниевых нанокристаллов и в окружающей матрице. Проведенное в указанных пленках сравнение эффективности детектирования формирования нанокристаллов SiC методами комбинационного рассеяния света (КРС) и генерации второй гармоники (ВГ) показало, что чувствительность последнего не уступает чувствительности метода КРС. Измерения спектров КРС пористого карбида кремния свидетельствуют о росте интенсивности сигналов КРС в нем в несколько раз по сравнению с исходным поликристаллическим SiС. Впервые для образцов 3C-SiC наблюдалась фотолюминесценция при возбуждении на длинах волны 633 нм и 1064 нм, для которых энергия кванта излучения меньше ширины запрещенной зоны 3С-SiC. Сравнительное изучение пористых образцов 3C-SiC показало, что интенсивность сигнала ФЛ от пористого слоя в десятки раз превосходит интенсивность сигнала ФЛ от кристаллического слоя. Данная ФЛ имеет дефектную природу. Впервые проведены измерения сигнала ВГ в образцах por-SiC. Интенсивность ВГ для пористого слоя более, чем на два порядка величины превосходит интенсивность ВГ для поликристаллического слоя. Методом измерения кросс-корреляционной функции было найдено время жизни фотона в пористом слое 3C-SiC, которое составило 2.2 пс. Столь заметное увеличение времени жизни фотонов в пористой среде является одной из основных причин роста эффективности КРС, ФЛ и генерации ВГ в образцах пористого SiC.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".