Спектроскопия второй и третьей оптических гармоник кремниевых наноструктур, фотонных кристаллов и микрорезонаторов
Граница раздела Si-SiC^ является с одной стороны уникальным с точки зрения технологической важности объектом, с другой стороны хорошим модельным объектом для исследования фундаментальных свойств поверхности, так как современная технология изготовления позволяет получить образцы высокого качества, подробно охарактеризованные несколькими независимыми методами. Граница раздела Si-Si02 ранее… Читать ещё >
Содержание
- Введение. Цели и задачи диссертационной работы
- Глава I.
- Общие вопросы нелинейной оптики поверхностей центро-симметричных полупроводников и полупроводниковых микроструктур
- 1. Феноменологическое описание генерации оптических гармоник
- 1. 1. Нелинейно-оптическая поляризация: метод описания
- 1. 2. Неоднородное волновое уравнение и связанные уравнения в нелинейной среде
- 1. 3. Формализм функций Грина для описания нелинейно-оптического отклика полупроводников: генерация второй гармоники в полубесконечной среде
- 1. 4. Трёхслойная среда: генерация оптических гармоник в тонких пленках
- 1. 5. Генерация оптических гармоник на поверхности и границах раздела центросимметричных полупроводников
- 2. Методы описания резонансных особенностей в спектре оптических восприимчивостей твёрдого тела и спектроскопия интенсивности второй гармоники полупроводников
- 2. 1. Комбинированная плотность состояний и оптические восприимчивости полупроводников
- 2. 2. Критические точки комбинированной плотности состояний и их классификация
- 2. 3. Спектроскопия интенсивности второй гармоники поверхности кремния
- 3. Генерация анизотропных оптических гармоник на поверхности полупроводников
- 3. 1. Нелинейные восприимчивости и их связь с симметрией кристалла
- 3. 2. Анизотропия оптических гармоник и её связь с симметрией кристалла
- 3. 3. Генерация второй гармоники на слабоскогаенных и реконструированных поверхностях полупроводников
- 4. Фазовые измерения при генерации оптических гармоник
- 4. 1. Метод однолучевой интерферометрии оптических гармоник
- 4. 2. Исследование свойств поверхности и тонких пленок методом однолучевой интерферометрии оптических гармоник
- 5. Генерация электроиндуцированиых оптических гармоник на поверхностях и границах раздела полупроводников
- 5. 1. Феноменологическое описание генерации электроиндуциро-ванной второй гармоники на поверхности полупроводников и границах раздела
- 5. 2. Генерация токоиндуцированной второй гармоники на поверхности полупроводников
- 6. Экспериментальные методики и установки для нелинейно-оптической спектроскопии поверхности полупроводников и полупроводниковых нано- и микроструктур
- 6. 1. Экспериментальные установки для спектроскопии оптических гармоник с использованием параметрического генератора света
- 6. 1. 1. Установка для спектроскопии коэффициента отражения
- 6. 1. 2. Установка для спектроскопии интенсивности второй и третьей гармоник
- 6. 1. 3. Установка для измерения угловой зависимости интенсивности второй и третьей гармоник
- 6. 2. Экспериментальная установка для спектроскопии оптических гармоник с использованием фемтосекундного титаи-сапфирового лазера
- 6. 1. Экспериментальные установки для спектроскопии оптических гармоник с использованием параметрического генератора света
- 1. Феноменологическое описание генерации оптических гармоник
- 1. Обзор линейных и нелинейно-оптических свойств границ раздела Si-S
- 1. 1. Линейная спектроскопия поверхности кремния и ее связь с зонной структурой кремния
- 1. 2. Спектроскопия второй оптической гармоники поверхности кремния и границы раздела Si-S
- 1. 3. Спектроскопия третьей оптической гармоники поверхности кремния и границы раздела Si-SiC>
2. Генерация анизотропных второй и третьей оптических гармоник на поверхности кремния и границах раздела кремний- диоксид кремния 73 2.1. Спектроскопия анизотропной второй гармоники на поверхности кремния в окрестности критических точек Е2 и E'0/Ei зонной структуры объема кремния.
2.2. Спектроскопия анизотропной третьей гармоники в окрестности критической точки Е2.
2.3. Усиление генерации оптических гармоник в окрестности резо-пансов прямых переходов: интерпретация результатов и проблема формы линии нелинейных восприимчивостей.
3. Фазовая спектроскопия второй и третьей оптических гармоник поверхности кремния.
3.1. Основные особенности методики интерферометрической спектроскопии второй гармоники.
3.2. Комбинированная спектроскопия фазы и интенсивности второй гармоники второй гармоники поверхности кремния (111) и германия (111).
3.3. Комбинированная аппроксимация спектров интенсивности и фазы второй гармоники методом Монте-Карло.
4. Генерация электроиндуцированной второй оптической гармоники па границе раздела кремний — диоксид кремния.
4.1. Интерферометрия электроиндуцированной второй гармоники границы раздела Si-Si02 в планарпой структуре Si-Si02-Cr
4.2. Электроиндуцированная вторая гармоника как эффект внутреннего гомодинирования при генерации второй гармоники на поверхности кремния.
5. Генерация токоиндуцированиой второй гармоники па поверхности кремния.
5.1. Генерация токоиндуцированиой второй гармоники: постановка проблемы.
5.2. Интерферометрия токоиндуцированиой второй гармоники и зависимость интенсивности токоиндуцированиой второй гармоники от плотности тока.
5.3. Спектроскопия интенсивности токоиндуцированиой второй гармоники.
6. Диагностические применения методов генерации второй и третьей оптической гармоник в исследовании слабоскошенных поверхностей кремния и зарядовых характеристик границ раздела кремний — диоксид кремния.
6.1. Генерация анизотропной второй гармоники на слабоскошенной поверхности кремния.
6.2. Интерферометрия второй гармоники слабоскошенной поверхности кремния: сравнение модели с экспериментом.
Глава III
Спектроскопия второй оптической гармоники кремниевых наноструктур
1. Спектроскопия второй гармоники квантовых ям кремний — оксид кремний.
1.1. Периодические квантовые ямы аморфный кремний — диоксид кремния: структура и оптические свойства.
1.1.1. Процедура изготовления многослойных структур на основе аморфного кремния.
1.1.2. Особенности оптического отклика аморфного кремния.
1.1.3. Оптические свойства периодических квантовых ям Si-Si02.
1.1.4. Исследования нелинейно-оптического отклика периодических квантовых ям Si-Si02.
1.2. Экспериментальные результаты.
1.2.1. Генерация анизотропной второй гармоники, роль наведённой симметрии.
1.2.2. Спектры интенсивности второй гармоники в окрестности критических точек Ei и Ег зонной структуры кремния
1.3. Интерпретация результатов: влияние эффектов размерного квантования на спектры второй гармоники.
2. Спектроскопия второй и третьей оптических гармоник кремниевых наночастиц.
2.1. Кремниевые наночастицы: методики изготовления, структурные и оптические свойства.
2.2. Генерация резонансной второй гармоники в ансамблях однослойных кремниевых наночастиц.
3. Генерация второй и третьей оптических гармоник в пленках нано-структурированного пористого кремния.
3.1. Обзор линейных и нелинейно-оптических свойств пористого кремния.
3.1.1. Изготовление пористого кремния.
3.1.2. Генерация второй и третьей гармоник в пористом кремнии
3.2. Образцы пористого кремния.
3.2.1. Изготовление пористого кремния.
3.2.2. Оптические свойства пористого кремния.
3.3. Нелинейно-оптический отклик мезопористого кремния.
3.3.1. Спектроскопия и анизотропия третьей гармоники мезопористого кремния.
3.3.2. Анизотропия второй гармоники мезопористого кремния
3.3.3. Дисперсия показателей преломления пластин пористого кремния.
Глава IV
Гигантские нелинейно-оптические явления в одномерных кремниевых фотонных кристаллах и микрорезонаторах
1. Усиление генерации второй и третьей оптических гармоник в условиях фазового синхронизма в одномерных фотонных кристаллах на основе пористого кремния.
1.1. Механизмы усиления генерации оптических гармоник в одномерных фотонных кристаллах.
1.2. Спектроскопия второй и третьей гармоник в фотонных кристаллах.
1.3. Описание генерации второй и третьей гармоник в слое пористого кремния в рамках матричного формализма.
1.4. Модельные спектры второй и третьей гармоник в фотонных кристаллах.
2. Эффекты усиления генерации второй и третьей оптических гармоник в кремниевых одиночных и связанных микрорезонаторах.
2.1. Обзор нелинейно-оптических эффектов в одиночных и связанных микрорезонаторах
2.1.1. Генерация оптических гармоник в микрорезонаторах
2.1.2. Генерация оптических гармоник в связанных микроре-зопаторах.
2.2. Образцы фотопнокристаллических кремниевых микрорезонаторов и связанных микрорезонаторов.
2.3. Частотная и угловая спектроскопия второй и третьей гармоник в кремнрювых микрорезонаторах.
2.4. Механизмы усиления второй и третьей гармоник в микрорезонаторах.
2.5. Спектроскопия интенсивности второй и третьей гармоник связанных микрорезопаторов мезопористого кремния.
3. Генерация второй и третьей гармоники в анизотропных фотонных кристаллах и микрорезонаторах на основе мезопористого кремния
3.1. Двулучепреломление в анизотропных фотонных кристаллах и микрорезопаторах.
3.1.1. Изготовление, калибровка и спектроскопия пленок анизотропного мезопористого кремния.
3.1.2. Спектры отражения анизотропных фотонных кристаллов, микрорезонаторов и связанных микрорезопаторов
3.1.3. Азимутальная, угловая и поляризационная зависимости спектрального положения моды в анизотропных микрорезонаторах
3.1.4. Определение величины анизотропии коэффициента отражения фотонных кристаллов и микрорезонаторов в модели эффективного анизотропного одноосного отрицательного кристалла.
3.2. Угловые спектры интенсивности второй и третьей гармоник в анизотропных фотонных кристаллах и микрорезонаторах
3.3. Феноменологическое описание генерации второй и третьей гармоник на краю запрещенной зоны анизотропного фотонного кристалла.
Глава V
Нелинейно-оптические эффекты в трехмерных кремниевых фотонных кристаллах
1. Линейная дифракция света в трехмерных фотонных кристаллах синтетических опалов.
1.1. Трехмерные фотонные кристаллы синтетических опалов: строение и зонная структура.
1.2. Дифракция света в трехмерных фотонных кристаллах синтетических опалов.
1.3. Спектроскопия пропускания и отражения опалов при распространении света перпендикулярно системе ростовых плоскостей (111).
1.4. Дифракция света в опалах при распространении света вдоль системы ростовых плоскостей (111).
2. Нелинейная дифракция при генерации второй и третьей гармоник в синтетических опалах.
2.1. Угловые спектры интенсивности второй гармоники.
2.2. Угловые спектры интенсивности третьей гармоники.
2.3. Интерпретация полученных результатов.
3. Спектроскопия второй гармоники трехмерных фотонных кристаллов опал-кремний.
3.1. Фотонные кристаллы опал-кремний: методика изготовления, структурные и оптические свойства.
3.2. Спектроскопия генерации второй оптической гармоники фотонных кристаллов опал-кремний в окрестности фотонной запрещенной зоны .'.
Список литературы
- Н. Бломберген, Нелинейная оптика. Москва: Мир, 1966.
- С.А. Ахманов, Р. В. Хохлов, Проблемы нелинейной оптики. М., 1964.
- Ю.А. Ильинский, JI.B. Келдыш, Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом. Москва: Изд. МГУ, 1989.
- И.Р. Шен, Принципы нелинейной оптики. Москва: Наука, 1989.
- P. Guyot-Sionnest, Y.R. Shen, General considerations on optical second-harmonic generation from surfaces and interfaces//Phys. Rev. B- 1986.- Vol. 33, p.8254−8263.
- N. Bloembergen, P. S. Pershan, Light waves at the boundary of nonlinear media //Phys. Rev.- 1962, — Vol.128, p. 606−622.
- M. Кардона, Модуляционная спектроскопия. — Москва: Мир, 1972.
- B.JI. Бонч-Бруевич, С. Г. Калашников, Физика полупроводников. Москва: Наука, 1977.
- W. Daum, H.-J. Krause, U. Reichel, H. Ibach, Identification of strained silicon layers at Si-SiC>2 interfaces and clean Si surfases by nonlinear optical spectroscopy//Phys. Rev. Lett.- 1993.- Vol. 71, p. 1234−1237.
- W. Daum, H.-J. Krause Reichel, H. Ibach, Nonlinear optical spectroscopy at silicon interfaces//Physica Scripta- 1993.- Vol. 49, p. 513−519.
- J.F. McGilp, J.D. O’Mahony M. Cavanagh, Spectroscopic optical second-harmonic generation from semiconductor interface// Appl. Phys. A- 1994. Vol.59, p. 401.
- K. Pedersen, P. Morgen, Optical second-harmonic generation spectroscopy on Si (lll) 7×7//Surf. Sci.- 1997, — Vol.377, p. 393.
- C. Jordan, E.J. Canto-Said, G. Marowsky, Wavelength-dependent anisotropy of surfase second-harmonic generation from Si (lll) in the vicinity of bulk absorption//Appl. Phys. B- 1994.- Vol.58, p. 111.
- G. Erley, W. Daum, Silicon interband transition observed at Si (100)-Si02 interfaces//Phys. Rev. B- 1998.- Vol.58, p. R1734-R1737.
- II.W.K. Tom, T.F. Heinz, Y. R Shen, Second-harmonic reflection from silicon surfaces and its relation to structural symmetry//Phys. Rev. Lett.- 1983.-Vol. 51, p. 1983−1986.
- О. А. Акципетров, И. M. Баранова, Ю. А. Ильинский, Вклад поверхности в генерацию отраженной второй гармоники для центросимметричных полупроводников//ЖЭТФ- 1986.- Vol. 91, р. 287−297.
- J.E. Sipe, D.J. Moss, Н.М. Driel, Phenomenological theory of optical second-and third-harmonic generation from cubic centrosymmetric crystals // Phys. Rev. B- 1987.- Vol.35, p. 1129−1141.
- C.A. Ахманов, В. И. Емельянов, PI.И. Коротеев, В. Н. Семиногов, Воздействие мощного лазерного излучения на поверхность полупроводников и металлов: нелинейно-оптические эффекты и нелинейно-оптическая диагностика//У ФН- 1985. Vol.147, р. 675−745.
- S.V. Govorkov, V.I. Emel’yanov, N.I. Koroteev, G.I. Petrov G. I, I.L. Shumay, V.V. Yakovlev, Inhomogeneous deformation of silicon surface layers probed by second-harmonic generation in reflection// J. Opt. Soc. Am. B- 1989.- Vol. 6, p. 1117−1124.
- C.W. Hasselt, M.A. Verheijen, Th. Rasing, Vicinal Si (lll) surface studied by optical second-harmonic generation: Step-induced anisotropy and surface-bulk discrimination//Phys. Rev. B- 1990.- Vol.42, p. 9263−9266.
- S. Janz, D.J. Bottomley, H.M. Driel, R.S. Timsit, Influence of steps on second-harmonic generation from vicinal metal surfaces//Phys. Rev. Lett.- 1991.-Vol. 66, p. 1201−1204.
- G. Liipke, D.J. Bottomley, H.M. Driel, Si02/Si interfacial structure on vicinal Si (100) studied with second-harmonic generation//Phys. Rev. B- 1993. Vol. 47, p. 10 389−10 394.
- G. Liipke, G. Meyer, U. Emmurichs, F. Wolter, H. Kurz, Influence of Si-0 bonding arrangements at kinks on second-harmonic generation from vicinal Si (lll) surface//Phys. Rev. B- 1994, — Vol. 50, p. 17 292−17 297.
- U. Emmerichs, G. Meyer, H.J. Bakker, H. Kurz, Second-harmonic response of chemically modified vicinal Si (lll) surfaces//Phys. Rev. B- 1994.- Vol. 50, p.5506−5511.
- J.I. Dadap, В. Doris, Q. Deng, M.С.Downer, Randomly oriented angstrom-scale microroughness at the Si (100)/Si02 interface probed by optical second harmonic generation//Appl. Phys., Lett.- 1994.- Vol.64, p. 2139−2141.
- R.K. Chang, J. Ducuing, N. Bloembergen, Relative phase measurement between fundamental and second-harmonic light//Phys. Rev. Lett.- 1965. Vol. 15, p. 6−8.
- K. Kemnitz, K. Bhattacharyya, J.M. Hicks, G.R. Pinto, K.B. Eisenthal, T.F. Heinz, The phase of second harmonic light generated at an interface and it’s relation to absolute molecular orientation// Chem. Phys. Lett.- 1986.- Vol. 131, p. 285−288.
- C.H. Lee, R.K. Chang, N. Bloembergen, Nonlinear electroreflectance in silicon and silver //Phys. Rev. Lett.- 1967.- Vol. 18, p. 167−170.
- G. Liipke, Characterization of semiconductor interfaces by second-harmonic generation//Surf. Sci. Rep.- 1999.- Vol. 35, p. 75.
- О. А. Акципетров, E. Д. Мишина, Нелинейное электроотражение в кремнии и германии // Доклады Академии наук СССР 1984. — Vol. 274, р. 62−65.
- P.R. Fischer, J.L. Daschbach, G.L. Richmond, Surface second harmonic studies of Si (lll)/electrolyte and Si (lll)/Si02/electrolyte interfaces// Chem. Phys. Lett.- 1994.- Vol.218, p. 200−205.
- S.A. Mitchell, T.R. Ward, D.D.M. Wayner, G.P. Lopinski, Charge trapping at chemically modified Si (lll) surfaces studied by optical second harmonic generation//J. Phys. Chem. B- 2002.- Vol. 106, p. 9873−9882.
- O.A. Aktsipetrov, A.A. Fedyanin, V.N. Golovkina, T.V. Murzina, Optical second-harmonic generation induced by a dc electric field at the Si-Si02 interface//Opt. Lett.- 1994.- Vol.19, p. 1450−1452.
- JT Dadap, X.F. Hu, M.H. Anderson, M.C. Downer, J.K. Lowell, O.A. Aktsipetrov, Optical second-harmonic electroreflectance spectroscopy of a
- Si (001) metal-oxide-semiconductor structure//Phys. Rev. B- 1996.- Vol.53, p. R7607-R7609.
- G. Liipke, C. Meyer, C. Ohlhoff, H. Kurz, Optical second-harmonic generation as a probe of electric-field-indused perturbation of centrosymmetric media // Opt. Lett. 1995.- Vol.20, p. 1997−1999.
- A. Nahata, J.A. Misewich, T.F. Heinz, High-speed electrical sampling using optical second-harmonic generation// Appl. Phys. Lett.- 1996.- Vol.69, p. 746−748.
- C. Ohlhoff, G. Liipke, C. Meyer, H. Kurz, Static and high-frequency electric fields in silicon MOS and MS structures probed by optical second-harmonic generation// Phys. Rev. B- 1997.- Vol.55, p. 4596−4606.
- P. T. Wilson, Y. Jiang, O. A. Aktsipetrov, E. D. Mishina, M. C. Downer, Frequency-domain interferometric second-harmonic spectroscopy // Opt. Lett. 1999. Vol. 24, p. 496.
- J. I. Dadap, J. Shan, A. S. Weling, J. A. Misewich, A. Nahata, T.F. Heinz, Measurement og the vector character of electric fields by optical second-harmonic generation//Opt. Lett.- 1999.- Vol.24, p. 1059.
- J. Bloch, J.G. Mihaychuk, H.M. Driel, Electron photoinjection from silicon to ultrathin Si02 films via ambient oxygen//Phys. Rev. Lett.- 1996.- Vol.77, p.920−923.
- W. Wang, G. Liipke, M. Di Ventra, S.T. Pantelides, J.M. Gilligan, N.H. Tolk, I.C. Kizilyalli, P.K. Roy, G. Margaritondo, G. Lucovsky, Coupled electron-hole dynamics at the Si/Si02 interface//Phys. Rev. Lett.- 1998.- Vol.81, p. 4224.
- J. B. Khurgin, Current induced second harmonic generation in semiconductors //Appl. Phys. Lett.- 1995, — Vol.67, p. 1113−1115.
- F. Bassani, M. Yoshimine, Electronic band structure of group IV elements and of III-V compounds//Phys. Rev.- 1963, — Vol. 130, p. 20−33.
- M. Cardona, F. Pollak, Energy-band structure of germanium and silicon: The к • p method//Phys. Rev.- 1966.^ Vol. 142, p. 530−543.
- J.R. Chelikowsky, M.L. Cohen, Electronic structure of silicon//Phys. Rev. B-1974. Vol. 10, p. 5095−5107.
- J.R. Chelikowsky, M.L. Cohen, Nonlocal pseudopotential calculations for the electronic structure of eleven diamond and zinc-blende semiconductors//Phys. Rev. B- 1976. Vol. 14, p. 556−582.
- A. Daunois, D.E. Aspnes, Electroreflectance and ellipsometry of silicon from 3 to 6 eV//Phys. Rev. B- 1978.- Vol. 18, p. 1824−1839.
- D. E. Aspnes, A. A. Studna, Dielectric functions and optical parameters of Si, Ge, GaP, GaAs, GaSb, InP, In As, and InSb from 1.5 to 6 eV//Phys. Rev. В -1983. Vol. 27, p. 985−1009.
- Jr. G.E. Jellison, F.A. Modine, Optical functions of silicon between 1.7 and 4.7 eV at elevated temperatures//Phys. Rev. B- 1983, — Vol. 27, p. 7466.
- P. Lautenschlager, M. Garriga, L. Vina, M. Cardona, Temperature dependence of the dielectric function and interband critical points in silicon//Phys. Rev. В 1987.- Vol.36, p. 4821.
- В.И. Гавриленко, A.M. Грехов, Д. В. Корбутяк, В. Г. Литовченко, Оптические свойства полупроводников. Киев: Наукова Думка, 1987.
- W. К. Burns, N. Bloembergen, Third-harmonic generation in absorbing media of cubic or isotropic symmetry//Phys. Rev. B- 1971.- Vol.4, p. 3437−3450.
- С. C. Wang, J. Bomback, W. T. Donlon, C. R. Huo, J. V. James, Optical third-harmonic generation in reflection from crystalline and amorphous samples of silicon//Phys. Rev. Lett.- 1986.- Vol.57, p. 1647−1650.
- D. J. Moss, E. Ghahramani, J. E. Sipe, H. M. Driel, Band-structure calculation of dispersion and anisotropy in X^//Phys. Rev. B- 1990, — Vol.41, p. 15 421 560.
- H. M. van Driel D. J. Moss, J. E. Sipe, Dispersion in the anisotropy of optical third-harmonic generation in silicon//Opt. Lett.- 1989.- Vol. 14, p. 57−59.
- O.A. Акципетров, И. М. Баранова, Ю. А. Ильинский, Вклад поверхности в генерацию отраженной второй гармоники для центросимметричных полупроводников//ЖЭТФ- 1986. Vol.91, р. 287.
- Т. V. Dolgova, A. A. Fedyanin, О. A. Aktsipetrov, D. Schuhmachcr, G. Marowsky, Optical second harmonic interferometric spectroscopy of Si (lll)-Si02 interface in the vicinity of E2 critical points//Phys. Rev. В 2002. — Vol. 66, p. 33 305−1 — 33 305−4.
- L. L. Kulyuk, D. A. Shutov, E. E. Strubman, O. A. Aktsipetrov, Second-harmonic generation by at si — sio2 interface: influence of the oxide layer// J. Opt. Soc. Am. B- 1991.- Vol.8, p. 1766−1769.
- B. Edlen, The refractive index of air//Metrologia- 1966.- Vol. 2, p. 71.
- P. Lautenschlager, M. Garriga, L. Vina, M. Cardona, Temperature dependence of the dielectric function and interband critical points in silicon//Phys. Rev. В- 1987. Vol. 36, p. 4821−4830.
- S. Holleinann, F. Rebentrost, Tight-binding model calculations of the nonlinear optical response of free and hydrogenated Si (lll) surfaces//Surf. Sci. — 1995.- Vol. 331−333, p. 1342.
- D. Lim, M. C. Downer, J. G. Ekerdt, N. Arzate, B. S. Mendoza, V. I. Gavrilenko, R. Q. Wu, Optical second harmonic spectroscopy of boron-reconstructed Si (001)//Phys. Rev. Lett.- 2000.- Vol.84, p. 3406.
- M. Cardona, G. Harbeke, O. Madelung, U. Rossler, Semiconductors. V. 17, Pt. a and 17 Pt. b of Landolt-Bornstein, New Series, Group III Berlin: Springer-Verlag, 1982.
- K. Kondo, A. Moritani, Symmetry analysis of the E2 structures in Si by low-field electroreflectance// Phys. Rev. B- 1977, — Vol.15, p. 812−815.
- T.F. Heinz, M.M.T. Loy, W.A. Thompson, Study of Si (lll) surfaces by optical second-harmonic generation: Reconstruction and surface phase transformation //Phys. Rev. Lett.- 1985.- Vol. 54, p. 63−66.
- P. Thiansathaporn, R. Superfine, Homodine surface second-harrnonic generation//Opt. Lett.- 1995.- Vol.20, p. 545.
- В. Abeles, Т. Tiedje, Amorphous semiconductor superlattices // Phys. Rev. Lett.- 1983.- Vol.51, p. 2003−2006.
- S. Fukatsu, N. Usaini, Y. Shiraki,' Luminescence from Sii^Ge^/Si quantum wells grown by si molecular-beam epitaxy// J. Vac. Sci. Technol. 1993. — Vol. 11, p. 895−898.
- Ф.А. Пудоыин, B.H. Селезнев, Д. Н. Токарчук, Свойства диэлектрических слоев двуокиси кремния, полученных методом высокочастотного плазменного распыления//Микроэлектроника 1978.- Vol. 7, р. 283−285.
- D. J. Lockwood, Z. Н. Lu, J.-M. Baribeau, Quantum confined luminescence in Si/Si02 superlattices//Phys. Rev. Lett.- 1996.- Vol.76, p. 539−541.
- Yi Wei, Robert M. Wallacea, Alan C. Seabaugh, Controlled growth of Si02 tunnel barrier and crystalline Si quantum wells for Si resonant tunneling diodes //J. Appl. Phys.- 1997.- Vol. 81, p.'6415−6424.
- K. Brunner, K. Eberl, W. Winter, Photoluminescence study of Sii-yC^/Si quantum well structures grown by molecular beam epitaxy// Appl. Phys. Lett. 1996. — Vol. 69, p. 91−93.
- C.A. Крюков А. Ф. Плотников Ф.А. Пудонин В. Б. Стопачинский, Квантовый размерный эффект в аморфных многослойных структурах// Краткие сообщения по физике- 1986.- Vol. 5, р. 34−37.
- М. Н. Brodsky, R. S. Title, Electron spin resonance in amorphous silicon, germanium, and silicon carbide // Phys. Rev. Lett.- 1969.- Vol.23, p. 581 585.
- D. T. Pierce, W. E. Spicer, Electronic structure of amorphous si from photoemission and optical studies//Phys. Rev. B- 1972, — Vol.5, p. 30 173 029.
- Z. H. Lu, D. Lockwood, J.-M. Baribeau, Quantum confinement and light emission in Si02/Si superlattices//Nature London- 1995.- Vol. 378, p. 258.
- G. G. Qin, S. Y. Ma, Z. C. Ma, W. H. Zong, You Li-ping, Electroluminescence from amorphous Si/Si02 superlattices//Solid State Commun.- 1998.- Vol. 106, p. 329.
- G. G. Qin, A. P. Li, B. R. Zhang, B.-C. Li, Visible electroluminescence from semitransparent Au film/extra thin Si-rich silicon oxide film/p-Si structure// J. Appl. Phys. 1995. — Vol. 78, p. 2006.
- G. Pucker, P. Bellutti, M. Cazzanelli, Z. Gaburro, L. Pavesi, (Si/Si02)n multilayers and microcavities for led applications//Opt. Mater.- 2001.- Vol. 17, p. 27.
- M.V. Wolkin, J. Jorne, P.M. Fauchet, G. Allan, C. Delerue, Electronic states and luminescence in porous silicon quantum dots: The role of oxygen//Phys. Rev. Lett. 1999. — Vol. 82, p. 197.
- P. Photopoulos, A. G. Nassiopolou, D. N. Kouvatsos, A. Travlos, Photolumi-nescence from nanocrystalline silicon in Si/Si02 superlattices // Appl. Phys. Lett.- 2000.- Vol.76, p. 3588.
- L. Khriachtchev, O. Kilpela, S. Karirinne, J. Keranen, T. Lepisto, Substrate-dependent crystallization and enhancement of visible photoluminescence in thermal annealing of Si/Si02 superlattices//Appl. Phys. Lett.- 2001.- Vol. 78, p. 323.
- M. Benyouce, M. Kuball, J. M. Sun, G. Z. Zhong, X. W. Fan, Raman scattering and photoluminescence studies on Si/Si02 superlattices//J. Appl. Phys. 2001. — Vol. 89, p. 7903.
- Carlo Sirtori, Federico Capasso, Deborah L. Sivco, Alfred Y. Cho, Giant, triply resonant, third-order nonlinear susceptibility xij2 in coupled quantum wells// Phys. Rev. Lett.- 1992, — Vol. 68, p. 1010.
- D. J. Bottomley, G. Liipke, M. L. Ledgerwood, X. Q. Zhou, H. M. Driel, Second harmonic generation from SimGen superlattices// Appl. Phys. Lett. 1993. -Vol. 63, p. 2324−2326.
- A. Liu, О. Keller, Local-field study of the optical second-harmonic generation in a symmetric quantum-well structure//Phys. Rev. B- 1994.- Vol.49, p. 13 616.
- O.A. Акципетров, B.H. Головкина, А. И. Заяц, T.B. Мурзина, А. А. Никулин, А. А. Федянин, Генерация анизотропной второй оптической гармоники в Si: Si02-CBepxpcineTKax//Докл. Ак. Наук- 1995.- Vol.340, р. 171−174.
- О.А. Акципетров, А. В. Заяц, Е. Д. Мишина, А. Н. Рубцов, В. Ионг, К. Хассельт, А. Девиллерс, Т. Райзинг, Генерация резонансной второй гармоники в периодических квантовых ямах Si/Si02 // ЖЭТФ 1996.- Vol.109, р. 1240−1248.
- О.А. Aktsipetrov, А.А. Fcdyaniri, D.c. electric-field-induced second-harmonic generation in Si/Si02 multiple quantum wells//Thin Solid Films 1997.- Vol. 294, p. 235−237.
- V.V. Savkin, A.A. Fedyanin, F.A. Pudonin, A.N. Rubtsov, O.A. Aktsipetrov, Oscillatoric bias dependence of dc-electric field induced second harmonic generation from Si/Si02 multiple quantum wells//Thin Solid Films- 1998.- Vol. 336, p. 350−353.
- T.V. Dolgova, V.G. Avramcnko, A.A. Nikulin, G. Marowsky, A.F. Pudonin, A.A. Fedyanin, O.A. Aktsipetrov, Second-harmonic spectroscopy of electronic structure of Si/Si02 multiple quantum wells//Appl. Phys. B- 2002, — Vol. 74, p.671−675.
- Y. Jiang, P. T. Wilson, M. C. Downer, C. W. White, S. P. Withrow, Second-harmonic generation from silicon nanocrystals embedded in Si02// Appl. Phys. Lett.- 2001.- Vol. 78, p. 766. ' ¦
- Y. Jiang, L. Sun, M. C. Downer, Second-harmonic spectroscopy of two-dimensional Si nanocrystal layers embedded in Si02 films// Appl. Phys. Lett.- 2002, — Vol.81, p. 3034.
- M. Cavanagh, J. R. Power, J. F. McGilp, H. Miinder, M. G. Berger, Optical second-harmonic generation studies of the structure of porous silicon surfaces //Thin Solid Films- 1995.- Vol. 255, p. 146−148.
- O. A. Aktsipetrov, A. V. Melnikov, Yu. N. Moiseev, Т. V. Murzina, C. W. Hasselt, Th. Rasing, G. Rikken, Second harmonic generation and atomic-force microscopy studies of porous silicon// Appl. Phys. Lett.- 1995.- Vol.67, p. 1191−1193.
- M. Falasconi, L. C. Andreani, A. M. Malvezzi, M. Patrini, V. Mulloni, L. Pavesi, Bulk and surface contributions to second-order susceptibility in crystalline and porous silicon by second-harmonic generation//Surf. Sci. 2001. — Vol. 481, p. 105.
- J. Wang, H. Jiang, W. Wang, J. Zheng, F. Zhang, P. Нао, X. Hou, X. Wang, Efficient infrared-up-conversion luminiscence in porous silicon: A quantum-confmment-induced effect//Phys. Rev. Lett.- 1992, — Vol.69, p. 3252.
- S. Lettieri, O. Fiore, P. Maddalena, D. Ninno, G. Di Francia, V. La Ferrara, Nonlinear optical refraction of free-standing porous silicon layers // Optics Communications- 1999.- Vol.168, p. 383−391.
- Y. Kanemitsu, S. Okamoto, A. Mito, Third-order nonlinear optical susceptibility and photoluminescence in porous silicon//Phys. Rev. B- 1995. Vol. 52, p. 10 752−10 755.
- S. V. Zabotnov, S. O. Konorov, L. A. Golovan, A. B. Fedotov, A. M. Zheltikov, V. Yu. Timoshcnko, P. K. Kashkarov, H. Zhang, Phase-matched third-harmonic generation in anisotropically nanostructured silicon // JETP -2004, — Vol.99, p. 28−36.
- M. Борн, Э. Вольф, Основы оптики. Москва: М: Наука, 1970.
- L. Pavesi, Porous silicon dielectric multilayers and microcavities//Rivista Del Nuovo Gimento- 1997.- Vol. 20, p. 1.
- Yu. E. Lozovik, A. V. Klyuchnik, The dielectric function of condensed systems.- Amsterdam: Elsevier Science Publishers B. V, 1989.
- M. Fried, H. Wormeester, E. Zoethout, T. Lohner, O. Polgar, I. Barsony, In situ spectroscopic ellipsometric investigation of vacuum annealed and oxidiezed porous silicon layers//Thin Solid Films- 1998.- Vol.313, p. 459−463.
- F. De Filippo, C. Lisio, P. Maddalena, G. Lerondel, T. Yao, G. Altucci, Determination of the dielectric function of porous silicon by high-order laser-harmonic radiation// Applied Physics A- 2001.- Vol. 73, p. 737−740.
- W. ThieB, S. Henkel, M. Arntzen, Connecting microscopic and macroscopic properties of porous media: choosing appropriate effective medium concepts// Thin Solid Films- 1995.- Vol. 255, p. 177−180.
- U. Rossow, U. Frotscher, C. Pietryga, W. Richter, D. E. Aspnes, Interpretation of the dielectric function of porous silicon layers // Applied Surface Science -1996. Vol. 102, p. 413−416.
- U. Rossow, U. Frotscher, G. Pietryga, D. E. Aspnes, W. Richter, Porous silicon layers as a model system for nanostructures//Applied Surface Science- 1996.- Vol. 104, p. 552−556.
- J. A. Armstrong, N. Bloembergen, J. Ducuing, P. S. Pershan, Interactions between light waves in a nonlinear dielectric//Phys. Rev.- 1962.- Vol. 127, p. 1918−1939.
- L. Е. Myers, R. С. Eckardt, М. М. Fejer, R. L. Byer, W. R. Bosenserg, J. V. Pierce, Quasi-phase-matched optical parametric oscillators in bulk periodically poled LiNb03//J. Opt. Soc. Am. B- 1995, — Vol. 12, p. 2102.
- V. Berger, Nonlinear photonic crystals//Phys. Rev. Lett.- 1998.- Vol.81, p. 4136−4139.
- N.G.R. Broderick, G.W. Ross, II.L. Offerhaus, D.J. Richardson, D.C. Hanna, Hexagonally poled lithium niobate: a two-dimensional nonlinear photonic crystal//Phys. Rev. Lett. 2000.- Vol.84, p. 4345−4348.
- N. Bloembergen, J. Sievers, Nonlinear optical properties of periodic laminar structures//Appl. Phys. Lett.- 1970.- Vol. 17, p. 483−485.
- A. Yariv, P. Yeh, Electromagnetic propagation in periodic stratified media, ii. birefringence, phase matching, and x-ray lasers // J. Opt. Soc. Am. 1977. -Vol. 67, p. 438−448.
- X. Gu, M. Makarov, Y. J. Ding, J. B. Khurgin, W. P. Risk, Backward second-harmonic and third-harmonic generation in a periodically poled potassium titanil phosphate waveguide// Opt. Lett. 1999. — Vol. 24, p. 127−129.
- J. M. Bendickson, J. P. Dowling, M. Scalora, Analityc expression for the electromagnetic mode density in finite, one-dimensional, photonic band-gap structures//Phys. Rev. E- 1996.- Vol.53, p. 4107−4121.
- M. Centini, C. Sibilia, M. Scalora, Dispersive properties of finite, one-dimensional photonic band gap structures: Applications to nonlinear quadratic interactions//Phys. Rev. E- 1999, — Vol.60, p. 4891−4898.
- Y. Dumeige, I. Sagnes, P. Monnier, P. Vidacovic, C. Meriadec, A. Levenson, X^ semiconductor photonic crystals//J. Opt. Soc. Am. B- 2002.- Vol. 19, p. 2094−2101.
- V. V. Konotop, V. Kuzmiak, Simultaneous second- and third-harmonic generation in one-dimensional photonic crystals// J. Opt. Soc. Am. B- 1999. Vol. 16, p. 1370−1376.
- V. V. Konotop, V. Kuzmiak, Double-resonant processes in x^ nonlinear periodic media//J. Opt. Soc. Am. B- 2000, — Vol. 17, p. 1874.
- M. Centini, G. D’Agnanno, M. Scalora, C. Sibilia, M. Bertolotti, M. J. Bloemer, С. M. Bowden, Simultaneously phase-matched enhanced second and third harmonic generation//Phys. Rev. E- 2001.- Vol. 64, p. 46 606−1 46 606−5.
- Ю.И. Сиротин, М. П. Шаскольская, Основы кристаллофизики. -М.гНаука, 1979.
- Е. Yablonovitch, Inhibited spontaneous emission in solid-state physics and electronics//Phys. Rev. Lett.- 1987.- Vol. 58, p. 2059−2062.
- Т. В. Долгова, А. И. Майдыковский, М. Г. Мартемьянов, А. А. Федянип, О. А. Акципетров, Гигантская третья гармоника в фотонных кристаллах и микрорезонаторах на основе пористого кремния//Письма в ЖЭТФ 2002. — Vol. 75, р. 17.
- J. Trull, R. Vilaseca, J. Martorcll, R. Corbalan, Second-harmonic generation in local modes of a truncated periodic structure//Opt. Lett. 1995. — Vol. 20, p. 1746−1748.
- H. Cao, D.B. Hall, J.M. Torkelson, C.-Q. Cao, Large enhancement of second harmonic generation in polymer films by microcavities// Appl. Phys. Lett.-2001.- Vol.76, p. 538−540.
- V. Pellegrini, R. Colombelli, I. Carusotto, Fabio Beltram, Resonant second harmonic generation in ZnSe bulk microcavity// Appl. Phys. Lett.- 1999.-Vol. 74, p. 1945−1947.
- S. Nakagawa, N. Yamada, N. Mikoshiba, D.E. Mars, Second-harmonic generation from GaAs/AlAs vertical cavity//Appl. Phys. Lett.- 1995.- Vol. 66, p. 2159.
- C. Simonneau, J. P. Debray, J. C. Harmand, P. Vidacovic, D. J. Lovering, J. A. Levenson, Second-harmonic generation in a doubly resonant semiconductor microcavity//Opt. Lett.- 1997.- Vol.22, p. 1775.
- M. G. Martemyanov, E.M. Kim, T.V. Dolgova, A.A. Fedyanin, O.A. Aktsipetrov, G. Marowsky, Third-harmonic generation in silicon photonic crystals and microcavities//Phys. Rev. B- 2004.- Vol.70, p. 73 311−73 315.
- M. Г. Мартемьянов, Т. В. Долгова, А. А. Федянин, Генерация третьей оптической гармоники в одномерных фотонных кристаллах и микрорезонаторах// ЖЭТФ 2004.- Vol.125, р. 527−542.
- О. A. Aktsipetrov, Т. V. Dolgova, A. A. Fedyanin, Т. V. Murzina, М. Inoue, К. Nishimura, Н. Uchida, Magnetization-induced second- and third-harmonic generation in magnetophotonic crystals//J. Opt. Soc. Am. B- 2005.- Vol. 22, p. 176−186.
- I. V. Soboleva, E. M. Murchikova, A. A. Fedyanin, O. A. Aktsipetrov, Second- and third-harmonic generation in birefringent photonic crystals and microcavities based on anisotropic porous silicon//Appl. Phys. Lett.- 2005.-Vol. 87, p. 1−3.
- R. P. Stanley, R. Houdre, U. Oesterle, M. Ilegems, Coupled semiconductor microcavities// Appl Phys. Lett.- 1994.- Vol. 65, p. 2093−2095.
- M. Bayindir, C. Kural, E. Ozbay, Coupled optical microcavities in one-dimensional photonic bandgap structures//J. Opt. A- 2001. Vol. 3, p. S184-S189.
- L. Pavesi, G. Panzarini, L.C. Andreani, All-porous silicon-coupled microcavities: Experiment versus theory // Phys. Rev. B- 1998.- Vol. 58, p.15 794−15 800.
- W. Theifi, Optical properties of porous silicon//Surf. Sci. Rep.- 1997.- Vol. 29, p. 91.
- Y.A. Vlasov, X -Z. Boy, J-C. Sturmy, D.J. Norris, On-chip natural assembly of silicon photonic bandgap crystals//Nature- 2001.- Vol. 414, p. 289−293.
- Н.Д. Денискина, Д. В. Калинин, JI.К. Казанцева, Благородные опалы, их синтез и генезис в природе. М.:Наука, 1988.
- А.В. Барышев, А. А. Каплянский, В. А. Кособукин, М. Ф. Лимонов, А. П. Скворцов, Спектроскопия запрещенной фотонной зоны в синтетических опалах// Физика твердого тела- 2004.- Vol. 46, р. 1291−1299.
- К. Sakoda, Optical Properties of Photonic Crystals. Berlin: Springer, 2001.
- K. Busch, S. John, Photonic band gap formation in certain self-organizing systems//Phys. Rev. E- 1998.- Vol.58, p. 3896−3908.
- И.И. Бардышев, А. Д. Мокрушин, А. А. Прибылов, Э. Н. Самаров, В.М. Ма-салов, Г. А. Емельченко, Пористая структура синтетических опалов//Коллоидный журнал- 2006.- Vol.68, р. 25−29.
- А.В. Барышев, А. А. Каплянский, В. А. Кособукин, М. Ф. Лимонов, К.Б. Са-мусев, Д. Е. Усвят, Брэгговская дифракция света в искусственных опалах //Физика твердого тела- 2003, — Vol.45, р.434−445.
- В.Н. Богомолов, А. В. Прокофьев, А. И. Шелых, Оптико-структурный анализ фотонных кристаллов на основе опалов//Физика твердого тела- 1998. ТуоГ 407648^50: ——- --
- Yu.A. Vlasov, V.N. Astratov, O.Z. Karimov, A.A. Kaplyanskii, V.N. Bogomolov, A.V. Prokofiev, Existence of a photonic pseudogap for visible light in synthetic opals//Phys. Rev. B- 1997, — Vol.55, p. R13357-R13360.
- A.Yariv, P. Yeh, Optical Waves in Crystals. New York: Wiley, 1984.
- Y. Xia, B. Gates, Y. Yin, Y. Lu, Monodispersed colloidal spheres: old materials with new applications//Adv. Mater.- 2000.- Vol. 12, p. 693−713.
- G. Lopez, Materials aspects of photonic crystals//Adv. Mater.- 2003.- Vol. 15, p.1679−1704.
- S.G. Romanov, Т. Мака, G.M. Sotomayor Torres, M. Muller, R. Zentel, Emission in a sns2 inverted opaline photonic crystal//Appl. Phys. Lett. 2001.- Vol. 79, p. 731−733.
- G.M. Gajiev, V.G. Golubev, D.A. Kurdyukov, A.V. Medvedev, A.B. Pevtsov, A.V. SelYkin, V.V. Travnikov, Bragg reflection spectroscopy of opal-like photonic crystals//Phys. Rev. B- 2005.- Vol. 72, p. 205 115−1 205 115−9.
- D.A. Mazurenko, R. Kerst, J.I. Dijkhuis, A.V. Akimov, V.G. Golubev, D.A. Kurdyukov, A.B. Pevtsov, A.V. SelYkin, Ultrafast optical switching in three-dimensional photonic crystals//Phys. Rev. Lett. 2003.- Vol. 91, p. 213 903−1- 213 903−4.
- V. Kamaev, V. Kozhevnikov, Z.V. Vardeny, P.B. Landon, A. A. Zakhidov, Optical studies of metallodielectric photonic crystals: Bismuth and gallium infiltrated opals//J. Appl. Phys.- 2004.- Vol.95, p. 2947−2951.
- A.L. Pokrovsky, V. Kamaev, C.Y. Li, Z.V. Vardeny, A.L. Efros, D.A. Kurdyukov, V.G. Golubev, Opical second-harmonic generation in magnetic garnet thin films//Phys. Rev. В 2005.- Vol. 71, p. 165 114−1 — 165 114−5.
- A.V. Baryshev, T. Kodama, K. Nishimura, II. Uchida, M. Inoue, Three-dimensional magnetophotonic crystals based on artificial opals// J. Appl. Phys- 2004. Vol. 95, p. 7336−7338.
- J. Martorell, R. Vilaseca, R. Corbalan, Scattering of second-harmonic light from small spherical particles ordered in a crystalline lattice// Phys. Rev. A -1997.- Vol.55, p. 4520−4525.
- P.P. Markowicz, H. Tiryaki, H. Pudavar, P.N. Prasad, N.N. Lepeshkin, R.W. Boyd, Dramatic enhancement of third-harmonic generation in three-dimensional photonic crystals//Phys. Rev. Lett. 2004. — Vol. 92, p. 83 903−1- 83 903−4.
- A. Bagchi, R. G. Barrera, A. K. Rajagopal, Perturbative approach to the calculation of the electric field near a metal surface // Phys. Rev. В 1979.- Vol. 20, p. 4824Ц4838.
- D. S. Bethune, Optical harmonic generation and mixing in multilayer media: analysis using optical transfer matrix techniques// J. Opt. Soc. Am. B- 1989.- Vol. 6, p. 910−916.