研究目的
通过实验和理论评估退火工艺前后含缺陷层一维光子晶体(PC)的光学特性。
研究成果
研究表明,通过热退火处理可显著改变含缺陷层的TeOx/SiO2一维光子晶体的光学特性,导致反射光谱向长波方向移动并减小光子带隙宽度。该发现为需要可调谐光学特性的光子器件应用提供了潜在可能。
研究不足
该研究仅限于评估具有特定缺陷层的一维光子晶体的光学特性,未探讨其他结构参数或材料变化的影响。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用高折射率(TeOx)和低折射率(SiO2)材料通过溅射技术制备含缺陷层的一维光子晶体,退火处理前后评估其光学特性。
2:样本选择与数据来源:
制备并表征单层TeOx与SiO2薄膜,一维光子晶体构建于p型硅(100)晶圆及熔融石英基底。
3:实验设备与材料清单:
射频磁控溅射系统、X射线光电子能谱仪(XPS)、能量色散X射线光谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-VIS-NIR)、扫描电镜(SEM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)。
4:实验流程与操作步骤:
薄膜于室温沉积,在氮气氛围200°C退火,通过多种技术表征其光学与结构特性。
5:数据分析方法:
基于透射光谱包络法测定光学常数,反射光谱与传输矩阵法(TMM)模拟结果进行对比。
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X-Ray Diffraction
PANalytical, X'Pert PRO
PANalytical
Used for structurally characterizing the TeOx single layer.
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Scanning electron microscopy
Hitachi, S-4700
Hitachi
Used for measuring the surface quality of the TeOx single layer.
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Field emission scanning electron microscopy
JEEOL, JSM-7500F
JEEOL
Used for verifying the microstructure, periodicity and thickness of the 1D PC.
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RF magnetron sputtering system
Used for fabricating the 1D PC with a defect layer.
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X-ray photoelectron spectroscopy
VG, Multilab-2000
VG
Used for characterizing the binding energy of the TeOx single layer.
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Energy dispersive X-ray spectroscopy
Horiba, EX-200
Horiba
Used for characterizing the composition of the TeOx single layer.
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Ultraviolet visible near-infrared spectrophotometer
Varian, Cary-500
Varian
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