Поглощение ИК-излучения в структурах Ti/(Si)/SiO₂/Si₃N₄/n⁺-Si с островковым поверхностным слоем различной горизонтальной геометрии

С помощью теоретически рассчитанных спектров поглощения инфракрасного излучения  в структурах Ti/SiO₂/Si₃N₄/n⁺-Si с островковым поверхностным слоем показано, что с увеличением размеров островков n⁺-Si при неизменном периоде их размещения на поверхности максимум поглощения уширяется и сдвигается в область с большей длиной волны. Предполагается, что этот максимум связан с возбуждением плазмонных колебаний в поверхностном островковом слое. Показано, что структура с размером островков 3 мкм и периодом их размещения 6 мкм поглощает ~99 % падающего на нее излучения на длине волны, практически равной периоду (6.2 мкм). Другие полосы поглощения в спектральных диапазонах ~4 мкм и 9.0—9.5 мкм возникают независимо от размеров островков и связаны с поглощением в слое диоксида кремния. Установлено, что слой нелегированного кремния толщиной до 200 нм, расположенный между Ti-подложкой и слоем SiO₂, незначительно уменьшает интенсивность и полуширину максимума плазмонного поглощения.

1. Cheng Chen, Yanhua Liu, Zhou-ying Jiang, Chong Shen, Ye Zhang, Fan Zhong, Linsen Chen, Shining Zhu, Hui Liu. Opt. Express, 30 (2022) 13391—13403

2. Ben-Xin Wang, Chongyang Xu, Guiyuan Duan, Wei Xu, Fuwei Pi. Adv. Opt. Mater., 33, N 14 (2023) 2213818

3. M. Desouky, A. M. Mahmoud, M. A. Swillam. Sci. Rep., 8 (2018) 2036

4. K. Gorgulu, A. Gok, M. Yilmaz, K. Topalli, N. Biyikli, A. K. Okyay. Sci. Rep., 6 (2016) 38589

5. W. Kim, B. S. Simpkins, J. P. Long, B. Zhang, J. Hendrickson, J. Guo. J. Opt. Soc. Am. B, 32 (2015) 1686—1692

6. Y. Zhou, Z. Qin, Z. Liang, M. Dejia, X. Haiyang, D. R. Smith, L. Yichun. Light Sci. Appl., 10 (2021) 138

7. А. И. Мухаммад, П. И. Гайдук. Журн. прикл. спектр., 88, № 6 (2021) 924—930 [A. I. Mukhammad, P. I. Gaiduk. J. Appl. Spectr., 88, N 6 (2021) 1157—1163]

8. B. Gallinet, J. Butet, O. J. F. Martin. Laser Photon. Rev., 9, N 6 (2015) 577—603

9. E. D. Palik. Handbook of Optical Constants of Solids, 2, Academic Press (1985)

10. J. Kischkat, S. Peters, B. Gruska, M. Semtsiv, M. Chashnikova, M. Klinkmüller, O. Fedosenko, S. Machulik, A. Aleksandrova, G. Monastyrskyi, Y. Flores, W. T. Masselink. Appl. Opt., 51 (2012) 6789—6798

11. К. Могэб, Д. Фрейзер, У. Фичтнер, Л. Паррильо, Р. Маркус, К. Стейдел, У. Бертрем. Технология СБИС, под. ред. С. Зи, в 2-х кн., пер. с англ., 1, Москва, Мир (1986)

12. R. Kitamura, L. Pilon, M. Jonasz. Appl. Opt., 46, N 33 (2007) 8118—8133

13. Hou-Tong Chen. Opt. Express, 20 (2012) 7165—7172

14. A. I. Mukhammad, K. V. Chizh, V. G. Plotnichenko, V. A. Yuryev, P. I. Gaiduk. Semiconductors, 54, N 14 (2020) 1889—1892