Preview

Журнал прикладной спектроскопии

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Влияние толщины n-Si подложки и уровня ее легирования на поглощающие свойства кремниевых плазмонных структур в инфракрасном диапазоне

https://doi.org/10.47612/0514-7506-2021-88-6-887-894

Полный текст:

Аннотация

С использованием метода конечных разностей во временной области рассчитаны спектры поглощения структур Si/SiO2/Si3N4/Si+ и Si/SiO2/Si+ с островковым поверхностным слоем в зависимости от толщины подложки и уровня ее легирования. Обнаружено, что толщина i-Si подложки не влияет на общую величину поглощения структуры. При этом увеличение толщины n-Si подложки приводит к уширению полосы поглощения интенсивностью >70 %. Установлено, что уровень легирования подложки оказывает влияние на поглощение структур и ширину полосы с поглощением >80 %. Показано, что при уровне легирования подложки в диапазоне 2 × 1019—5 × 1019 см–3 сохраняется широкая полоса поглощения интенсивностью >80 %. Для доказательства существования плазмонных эффектов проанализированы дисперсионные соотношения колебаний, возникающих в структуре Si+/SiO2/Si+ с неструктурированным поверхностным слоем. Установлено, что нарушение фазового синхронизма мод на обеих границах раздела Si/диэлектрик при существенной разнице между уровнями легирования подложки и поверхностного слоя может влиять на уменьшение поглощения. 

Об авторах

А. И. Мухаммад
Белорусский государственный университет
Беларусь

Минск



П. И. Гайдук
Белорусский государственный университет
Россия

Минск



Список литературы

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

2. T. Taliercio, P. Biagioni. Nanophotonics, 8, N 6 (2019) 949—990

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

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

5. G. V. Naik, V. M. Shalaev, A. Boltasseva. Adv. Mat., 25, N 24 (2013) 3264—3294

6. J. Poumirol, C. Majorel, N. Chery, C. Girard, P. R. Wiecha, N. Mallet, R. Monflier, G. Larrieu, F. Cristiano, A. Royet, P. A. Alba, S. Kerdiles, V. Paillard, C. Bonafos. ACS Photonics, 8, N 5 (2021) 1393—1399

7. A. Das, J. J. Talghader. J. Opt. Soc. Am. B, 38, N 1 (2021) 183—192

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

9. Nanophotonic FDTD Simulation Software [Electronic resource], Lumerical FDTD – Mode of access, https://www.lumerical.com/products/fdtd, Date of access: 01.2020

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

11. K. Luke, Y. Okawachi, M. R. E. Lamont, A. L. Gaeta, M. Lipson. Opt. Lett., 40, N 21 (2015) 4823—4826

12. C. A. Майер. Плазмоника: теория и приложения, Ижевск, НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика” (2011)

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


Рецензия

Для цитирования:


Мухаммад А.И., Гайдук П.И. Влияние толщины n-Si подложки и уровня ее легирования на поглощающие свойства кремниевых плазмонных структур в инфракрасном диапазоне. Журнал прикладной спектроскопии. 2021;88(6):887-894. https://doi.org/10.47612/0514-7506-2021-88-6-887-894

For citation:


Mukhammad A.I., Gaiduk P.I. Influence of the thickness of the n-Si substrate and its doping level on the absorbing properties of silicon plasmon structures in the infrared range. Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii. 2021;88(6):887-894. (In Russ.) https://doi.org/10.47612/0514-7506-2021-88-6-887-894

Просмотров: 175


ISSN 0514-7506 (Print)