|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Получение одномерных фотонно-кристаллических структур путём анодирования алюминия при модуляции напряжения от длины оптического путидипломная работа (Бакалавр)
- Научный руководитель: Кушнир Сергей Евгеньевич
- Автор: Комарова Татьяна Юрьевна
- Тип: Бакалавр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2020
- Аннотация: Анодный оксид алюминия (АОА) – материал, получаемый в ходе электрохимического окисления алюминия. Структура и пористость плёнок АОА зависит от тока и напряжения анодирования, поэтому возникает возможность формировать плёнки АОА с периодически изменяющейся пористостью вдоль нормали к поверхности. Диаметр пор, формирующихся при анодировании алюминия в растворах серной кислоты, в десятки раз меньше длины волны видимого света, поэтому видимый свет взаимодействует с такой структурой, как с эффективной средой, показатель преломления которой определяется локальной пористостью. Это позволяет получать на основе АОА фотонные кристаллы – среды с периодическим изменением диэлектрической проницаемости в пространстве с периодом, допускающим брэгговскую дифракцию. Фотонно-кристаллические структуры, содержащие несколько фотонных кристаллов с различными фотонными запрещёнными зонами, находящимися в оптическом контакте (т.е. приближенные друг к другу на расстояние намного меньше длины световой волны), расширяют спектр применения АОА: могут использоваться как светофильтры, цветные покрытия без красителей, фотонные метки. Стоит отметить, что оптическими свойствами фотонных кристаллов, в частности положением фотонной запрещенной зоны, удаётся управлять с помощью варьирования условий электрохимического окисления алюминия. На данный момент научные группы используют режимы анодирования с периодическим изменением напряжения или тока от времени, что позволяет синтезировать АОА с периодической пористой структурой. Медленное химическое растворение стенок пор во время анодирования приводит к нарушению периодичности структуры, сформированной электрохимически. Поэтому для получения структур, обладающих строгой периодичностью, необходим трудоёмкий подбор условий анодирования. В данной работе разработана методика получения пористых одномерных фотонно-кристаллических структур на основе АОА. С помощью методов растровой электронной микроскопии и спектрофотометрии определены значения эффективного показателя преломления и толщины плёнок АОА, полученных в потенциостатическом режиме анодирования. Установлена зависимость этих величин от параметров анодирования: приложенного напряжения, продолжительности выдержки в электролите и плотности заряда, затраченного в процессе анодирования. В результате анализа полученных зависимостей был предложен новый режим анодирования с модуляцией напряжения от длины оптического пути образца, основанный на гипотезе совпадения свойств плёнок АОА, полученных данным способом, со свойствами модельной структуры, составленной из плёнок, полученных в потенциостатическом режиме анодирования. Предложенный режим анодирования в первую очередь предназначен для электрохимического синтеза пористых фотонно-кристаллических структур. Универсальность предложенного режима и его преимущества продемонстрированы экспериментально на примере получения фотонных кристаллов, оптических микрорезонаторов и фотонно-кристаллических гетероструктур в широком диапазоне длин волн. Работа выполнена на кафедре электрохимии и в лаборатории неорганического материаловедения кафедры неорганической химии Химического факультета МГУ.
- Добавил в систему: Кушнир Сергей Евгеньевич