Найти

Результаты поиска

• ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ С ДЛИНОЙ ВОЛНЫ 1,3 МКМ В ДВУМЕРНЫХ ФОТОННЫХ КРИСТАЛЛАХ НА ОСНОВЕ GaAs С КОНФИГУРАЦИЕЙ ВОЛНОВОД–МИКРОРЕЗОНАТОР

  Максимилиан Пленингер , С.В. Балакирев , М.С. Солодовник

  133-142

  2025-11-10

  Аннотация ▼

  Фотонные кристаллы – это полупроводниковые структуры, которые характеризуются периодическим изменением диэлектрической проницаемости в пространстве с периодом, соизмеримым с длиной волны электромагнитного излучения. Интерес к ним обусловлен как важностью фундаментальных исследований взаимодействия света с веществом, так и перспективами применения фотонных кристаллов в оптических интегральных схемах и компонентах оптоэлектроники нового поколения. В данной работе представлены результаты исследования закономерностей распространения электромагнитного излучения с длиной волны 1,3 мкм в двумерных фотонных кристаллах на основе арсенида галлия (GaAs). Исследование основано на численной модели в программном пакете Comsol Multiphysics 6.1 и включает анализ распределения напряженности электрического поля в сложных фотонно-кристаллических структурах, состоящих из волновода и связанной с ним гексагональной микрополости (микрорезонатора) с различными геометрическими параметрами. Также проанализировано влияние радиуса дефекта, намеренно внесенного в область волновода, на эффективность передачи излучения в область резонатора. Для численного анализа использовались методы моделирования распространения поперечных электрических волн в двумерных фотонных кристаллах с гексагональной решеткой воздушных отверстий. Геометрические параметры базовой структуры фотонного кристалла оставались постоянными: радиус воздушных отверстий составлял 209 нм, период решетки – 520 нм. Волновод формировался путем удаления одного из рядов воздушных отверстий, а микрорезонатор создавался путем формирования воздушной полости гексагональной формы вблизи волновода. Для повышения эффективности связи между волноводом и резонатором в структуру был внедрен дефект – воздушное отверстие с переменным радиусом. Анализ показал, что максимальная локализация электромагнитного поля в гексагональной полости с диаметром 1,65 мкм достигается при удалении ее от волновода на два ряда воздушных отверстий. При увеличении этого расстояния наблюдается снижение интенсивности поля в пределах резонатора. Введение дефекта позволило значительно повысить эффективность передачи энергии из волновода в резонатор. Наибольшая интегральная напряженность электрического поля в области резонатора наблюдалась при радиусе дефекта в диапазоне от 246 до 290 нм. Полученные данные могут быть использованы при разработке компактных оптических устройств, таких как лазеры, модуляторы и переключатели на основе фотонных кристаллов

• МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ПОЛНОСТЬЮ ОПТИЧЕСКОМ ЛОГИЧЕСКОМ КОМПАРАТОРЕ НА ОСНОВЕ ФОТОННОГО КРИСТАЛЛА GaAs

  М. Пленингер , С.В. Балакирев , М.С. Солодовник

  2024-11-10

  Аннотация ▼

  Фотонные кристаллы – полупроводниковые структуры с фотонной запрещенной зоной –
  вызывают большой интерес у научного сообщества. Они представляют собой новый класс опти-
  ческих материалов, обладающих пространственной периодической модуляцией диэлектрической
  проницаемости с периодом, близким к длине волны излучения. Интерес к этим структурам объяс-
  няется их значимостью для фундаментальных исследований взаимодействия излучения с вещест-
  вом и потенциалом создания оптоэлектронных устройств следующего поколения. В данной рабо-
  те представлены результаты моделирования компактного оптического логического компаратора
  на фотонном кристалле GaAs, работающем во втором окне прозрачности оптического волокна
  (длина волны 1.3 мкм). Модельный компаратор представляет собой среду с двумя входными и
  двумя выходными оптическими каналами. При вводе излучения в один из входов компаратора со-
  ответствующий выходной канал пропускает излучение, символизируя логическую единицу. В слу-
  чае отсутствия сигналов на входных каналах либо ввода сигналов в оба входа, оба выходных кана-
  ла не пропускают излучение, символизируя логические нули. Каналы в компараторе создаются с
  помощью пересекающихся волноводов, сформированных в двумерном фотонном кристалле GaAs,
  который состоит из набора цилиндрических кристаллов (столбцов) GaAs с диаметром от 130 до
  170 нм, встроенных в вакуумную среду с периодом от 450 до 750 нм. Для обеспечения затухания
  электромагнитных волн, вводимых в компаратор в оба входных канала, в месте пересечения вол-
  новодов встроены дефектные столбцы GaAs с меньшим диаметром. Проведено исследование
  влияния диаметра столбцов и периода между столбцами фотонного кристалла GaAs на законо-
  мерности распространения электромагнитного излучения в среде оптического компаратора. На
  основании анализа отношения уровней интенсивности сигналов на входах и выходах устройства,
  установлено, что оптимальный диаметр столбцов GaAs и расстояние между ними, при которых
  структура в наибольшей степени соответствует требованиям работы оптического логического
  компаратора, составляет 155 и 600 нм соответственно.

• ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ОТЖИГА ПОДЛОЖКИ GAAS(111) НА ХАРАКТЕРИСТИКИ НАНОУГЛУБЛЕНИЙ, ФОРМИРУЕМЫХ ФОКУСИРОВАННЫМИ ИОННЫМИ ПУЧКАМИ ПРИ РАЗЛИЧНОМ ВРЕМЕНИ ВОЗДЕЙСТВИЯ

  Е. А. Лахина , Н.Е. Черненко , Н. А. Шандыба , С.В. Балакирев , М.С. Солодовник

  2025-01-14

  Аннотация ▼

  Представлены результаты экспериментальных исследований процессов формирования уг-
  лублений методом фокусированных ионных пучков на подложках GaAs(111) и их последующей
  трансформации в процессе отжига в сверхвысоковакуумной камере молекулярно-лучевой эпитак-
  сии в потоке мышьяка и в его отсутствие. Установлено, что при времени воздействия ионного
  пучка, равного 1 мс, процессы накопления ионов в подложке преобладают над процессами распы-
  ления материала, тогда как при времени, равном 5 мс, происходит интенсивное распыление мате-
  риала подложки в точках воздействия ионного пучка с увеличением глубины вытравливаемых уча-
  стков при повышении числа проходов. После отжига подложек с участками, модифицированными
  фокусированным ионным пучком, углубления значительно увеличиваются в размерах в результате
  процессов локального капельного травления. Исследования показали, что размеры углублений после
  отжига в потоке мышьяка превышают размеры углублений после отжига в отсутствие потока
  мышьяка почти во всем диапазоне чисел проходов ионного пучка. Зависимости глубины и лате-
  рального размера углублений от числа проходов ионного пучка имеют немонотонный характер,
  обусловленный конкуренцией процессов капельного травления и кристаллизации областей, моди-
  фицированных ионным пучком, в потоке мышьяка. Результаты проведенных экспериментальных
  исследований свидетельствуют о том, что для получения высокосимметричных пирамидальных
  углублений с низкой поверхностной плотностью требуется создание на поверхности GaAs(111)
  массива точек обработки фокусированного ионного пучка с интервалом 2 мкм при времени воз-
  действия 5 мс и количестве проходов, равном 40. На следующем этапе необходима трансформа-
  ция точек обработки ионного пучка в углубления пирамидальной формы посредством отжига
  подложки в камере молекулярно-лучевой эпитаксии при температуре 600°С и временном интерва-
  ле 60 минут. Предложенная в работе методика, основанная на комбинации процессов ионно-
  лучевой обработки поверхности и молекулярно-лучевой эпитаксии, позволяет получить наноуглуб-
  ления с требуемой симметрией, которые в дальнейшем могут служить центрами зарождения
  квантовых точек InAs с заданными свойствами.