Аннотация:Актуальной проблемой современного материаловедения является получение фотонных кристаллов (ФК) на основе диоксида титана с заданным положением фотонной запрещённой зоны (ФЗЗ) и высокими значениями коэффициента добротности (отношение положения спектрального максимума, соответствующего ФЗЗ, к его ширине на половине высоты). ФК на основе диоксида титана могут найти применение в оптике, сенсорике и фотокатализе. Одним из перспективных методов получения таких структур является анодирование титана с использованием периодического профиля напряжения (U) от длины оптического пути L (произведение эффективного показателя преломления на период) [1]. Формирующиеся ФК на основе анодного оксида титана (АОТ) представляют собой массивы ориентированных перпендикулярно титановой подложке нанотрубок, диаметр которых периодически изменяется вдоль их длинной оси. Целью данной работы является получение ФК на основе АОТ с заданным спектральным положением максимума ФЗЗ, характеризующейся высокими значениями добротности и интенсивности отражения. В качестве режима анодирования ФК был выбран U(L). Для его реализации необходимо знать зависимость эффективного показателя преломления слоя АОТ (neff) от напряжения анодирования и пропущенной плотности электрического заряда после завершения его формирования (qe). Для определения данных параметров была проведена серия экспериментов по получению ФК и фотонно-кристаллических гетероструктур (ФКГ) анодированием титана (площадь около 1 см2) с использованием прямоугольного профиля напряжения от электрического заряда. Все образцы были получены при 30 °С в электролите на основе этиленгликоля, содержащем 0,09 M NH4F, 0,09 M CH3COONH4 и 1,2 M H2O. После завершения синтеза ФК и ФКГ в том же электролите проводили травление при постоянном напряжении 60 В, время травления изменяли в интервале от 15 до 120 минут. При получении ФК значения верхнего (Uв) и нижнего (Uн) напряжения анодирования варьировали в интервале от 45 до 75 В, переключая напряжение каждые 0,15 Кл. Высокое значение коэффициента добротности ФЗЗ (6) и интенсивности отражения (93,8 %) в сочетании с воспроизводимостью получения ФК было достигнуто при использовании Uн = 50 В и Uв = 70 В и времени травления 60 минут. Выбранные значения Uв и Uн использовали для получения ФКГ на основе АОТ. Переключение напряжения происходило каждые 0,175 Кл, 0,23 Кл или 0,29 Кл в зависимости от этапа анодирования, на каждом этапе проводили 20 переключений напряжения. Из спектров отражения были определены положения ФЗЗ для каждого ФК внутри ФКГ. Период ФК определяли из данных растровой электронной микроскопии. Согласно полученной зависимости, при увеличении qe от 1,4 до 39,5 Кл/см2 neff АОТ уменьшается от 1,85 до 1,17, что связано с увеличением пористости образца вследствие его частичного растворения. Методом U(L) с применением экспериментальной зависимости neff(qe) для напряжений 50 и 70 В была получена серия ФК с заданным положением ФЗЗ на длине волны 1000 нм и различной пропущенной плотностью электрического заряда в диапазоне от 15 до 35 Кл/см2. Положения максимумов отражения ФЗЗ отклонялись от заданного значения на 3–7%.Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 22-23-20193.