Композитные структуры с фотонной запрещенной зоной на основе пористого кремния и их оптические и нелинейно-оптические свойства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат физико-математических наук Сычев, Федор Юрьевич

• Сычев, Федор Юрьевич
• кандидат физико-математических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Сычев, Федор Юрьевич

Введение

Глава I

Обзор литературы

1. Фотонные кристаллы и их основные свойства.

1.1. Распространение электромагнитных волн в периодической среде.

1.2. Нелинейно-оптические свойства однородной среды и влияние на них фотоннокристаллической структуры

1.3. Развитие методов изготовления фотонных кристаллов

1.4. Функциональные структуры с фотонной запрещенной зоной.

2. Пористый кремний.

2.1. Формирование пористого кремния.

2.2. Одномерные структуры на основе пористого кремния

2.3. Оптические и нелинейно-оптические свойства пористого кремния.

3. Экспериментальные установки.

3.1. Установка для электрохимического травления кремния

3.2. Установка для измерения спектров отражения и пропускания.

3.3. Установка на основе УАСгИс! лазера для угловой спектроскопии второй и третьей оптических гармоник

3.4. Установка на основе ПГС для экспериментов /-сканирования.

Глава II

Композитные структуры с фотонной запрещенной зоной на основе макропористого кремния

1. Структуры с фотонной запрещенной зоной на основе макропористого кремния.

1.1. Получение макропористого кремния методом электрохимического травления.

1.2. Формирование структур с фотонной запрещенной зоной.

1.3. Характеризация структур методами микроскопии и спектроскопии отражения и генерации ВГ.

2. Композитные сегнетоэлектрические структуры на основе макропористого кремния и нитрита натрия.

2.1. Основные свойства сегнетоэлектриков и иитрита натрия

2.2. Изготовление композитных структур на основе макропористого кремния и нитрита натрия.

2.3. Оптические свойства композитного сегнетоэлектриче-ского фотоннокристаллического микрорезонатора

2.4. Нелинейно-оптические свойства композитного сегпе-тоэлектрического фотоннокристаллического микрорезонатора

Глава III

Исследование генерации второй и третьей оптических гармоник в фотоннокристаллических микрорезонаторах на основе макропористого кремния

1. Рэлеевское и гиперрэлеевское рассеяние света.

2. Исследуемые образцы и их оптические свойства.

3. Изучение генерации второй гармоники.

4. Изучение генерации третьей гармоники.

5. Обсуждение результатов.

Глава IV

Композитные фотоннокристаллические микрорезонаторы на основе мезопористого кремния и полимера полиметилметакрилат

1. Полимер полиметилметакрилат (РММА) и его основные свойства.

2. Краситель Disperse Red (DR1) и его свойства.

3. Изготовление композитных структур и их характеризация

4. Нелинейно-оптические свойства композитных фотонных микрорезонаторов на основе мезопористого кремния и иолимера PMMA/DR1.

4.1. Нелинейное преломление и нелинейное поглощение.

4.2. Метод z-сканирования.

4.3. Исследование фотоннокристаллических микрорезонаторов методом z-сканирования.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Композитные структуры с фотонной запрещенной зоной на основе пористого кремния и их оптические и нелинейно-оптические свойства»

Диссертационная работа посвящена исследованию круга задач, связанных с получением новых функциональных композитных структур с фотонной запрещенной зоной и комплексному изучению их структурных, оптических и нелинейно-оптических свойств.

В общем случае, под структурами с фотонной запрещенной зоной (ФЗЗ) подразумевают объекты с изменяющейся в пространстве с периодом порядка длины волны диэлектрической проницаемостью. Периодическое варьирование оптических параметров изменяет спектральную плотность мод электромагнитного поля, что может привести к запрету распространения электромагнитных волн внутри структуры в некотором частотно-угловом диапазоне. Данная область частот получила название фотонной запрещенной зоны, а структуры с ФЗЗ - общее название фотонные кристаллы (ФК) [1]. Если фотонная запрещенная зона существует для всех направлений в фотонном кристалле, то говорят о полной фотонной запрещенной зоне, а кристалл является трехмерным фотонным кристаллом. Если фотонная запрещенная зона существует в какой-либо плоскости кристалла - он является двухмерным фотонным кристаллом. И, наконец, если фотонная запрещенная зона есть только в одном направлении - кристалл является одномерным. Внесение определенных искажений в периодичность структуры ФК может привести к появлению внутри его ФЗЗ разрешенных мод. Такие ФК имеют название фотоннокристаллических микрорезонаторов (МР), важным свойством которых является пространственная локализации электромагнитного поля с частотой разрешенной моды в области нарушения периодичности. К настоящему времени, основные оптические свойства структур с фотонной запрещенной зоной достаточно хорошо изучены [2].

Фотонная запрещенная зона обуславливает разнообразные перспективы применения фотонных кристаллов. Поскольку в полупроводниках одним из основных каналов электронно-дырочной рекомбинации является спонтанное излучение, то его уменьшение при помещении активного вещества в фотоннокристаллический микрорезопатор, зеркала которого служат резонатором, делает возможным создание лазеров с предельно низким порогом возбуждения [1]. Благодаря особым дисперсионным свойствам, фотонные кристаллы оказываются весьма полезны в физике сверхкоротких световых импульсов. Например, совместное действие дисперсии фотонного кристалла и фазовой самомодуляции делает возможным сжатие и управление фазой фемтосекундных лазерных импульсов [3]. На основе материалов с фотонной запрещенной зоной возможно изготовление высокоэффективных одпомодовых светодиодов [4], од-номодовых световодов с очень низкими потерями [5], диэлектрических зеркал и фильтров.

Широкие возможности для исследований и разнообразных применений открываются при сообщении структурам с ФЗЗ дополнительных специфических функциональных свойств. "Функциональный" в данном случае означает возможность изменения оптических свойств материала (показателя преломления, коэффициента поглощения, нелинейной восприимчивости и т.п.) каким-либо внешним воздействием (электрическим или магнитным полем, оптическим излучением или изменением температуры), либо возможность преобразования частоты излучения (люминесценция, генерация оптических гармоник). Например, фотонный кристалл с нелинейно-оптическими свойствами позволяет получить эффективную генерацию оптических гармоник [6]. Обычно эффективность процесса умножения частоты в сплошных средах ограничена из-за мэйкеровских биений и усиление сигнала оптической гармоники становится возможным лишь при выполнении условий фазового синхронизма. Традиционно это достигается путём выбора определённого направления распространения в двулучепреломляющих кристаллах, тогда как в фотонных кристаллах реализуются ещё два способа - компенсация разности фаз связанной и свободной волн путём периодической модуляции линейной или нелинейной восприимчивости. Однако, одной из самых актуальных задач является получение фотонного кристалла с возможностью перестройки фотонной запрещенной зоны - управляемого изменения её спектрального положения или коэффициента отражения, что открывает путь к зеркалам с перестраиваемой полосой отражения, перестраиваемым фильтрам и более сложным устройствам.

Функциональные свойства структуре с ФЗЗ сообщает материал с соответствующими специфическими свойствами. Такой функциональный материал может быть исходным материалом при формировании фотон-нокристаллической структуры, в качестве примера можно привести одномерные магнитные фотонные кристаллы с использованием железо-иттриевого граната с добавлением висмута [7] или нелинейные фотонные кристаллы на основе нецентросимметричных ниобата лития и сульфида цинка [8,9]. В случае, например, опалов, представляющих собой трехмерный фотонный кристалл, применимо следующей способ: пространство между составляющими опал сферическими частицами заполняют функциональным материалом, затем частицы удаляют, в результате чего формируется инвертированная структура опала из функционального материала [10]. Возможно и третье решение: фотоннокристалличе-ская структура формируется материалом, не обладающим необходимой функциональностью, а затем необходимый функциональный материал внедряется в структуру, сообщая ей новые свойства. В результате, такой ФК представляет собой композитную структуру.

В данной работе рассматриваются функциональные композитные структуры с ФЗЗ па основе пористого кремния. Пористый кремний [11] образуется путем электрохимического травления кристаллического кремния и является удобным материалом для формирования разнообразных слоистых структур, в том числе и одномерных структур с ФЗЗ в оптическом диапазоне. Широкий диапазон параметров электрохимичсского травления позволяет получать как брэгговские зеркала с коэффициентом отражения до 99%, которые затем можно комбинировать с другими материалами, так и одномерные и двухмерные структуры с фотонной запрещенной зоной, поры которых возможно заполнить функциональным материалом. При этом процедура формирования структур из пористого кремния относительно проста, имеет хорошую воспроизводимость и предсказуемость. Все это делает пористый кремний привлекательным материалом для разработки новых композитных структур.

В работе изучаются как оптические свойства композитных структур на основе пористого кремния, характеризующие особенности их ФЗЗ, так и нелинейно-оптические свойства. С фундаментальной точки зрения интерес к нелинейно-оптическим свойствам продиктован возможностью получения новой информации о строении и свойствах материалов. Их изучение имеет и практическое значение, например, для получения эффективной генерации излучения на суммарной частоте или для изготовления устройств, основанных на эффектах самофокусировки и самоограничения интенсивности излучения.

Целью диссертационной работы является разработка методов изготовления композитных структур с фотонной запрещенной зоной на основе пористого кремния и исследование их оптических и нелинейно-оптических свойств — генерации второй и третьей оптических гармоник, ги-перрэлеевского рассеяния, эффекта светового самовоздействия.

Актуальность работы определяется интересом к созданию новых типов фотоннокристаллических структур и всестороннему их исследованию, в том числе для реализации возможности их практического использования в устройствах фотоники. Большое количество исследований, проведенных за последнее десятилетие, было ориентировано прежде всего на изучение уникальных оптических свойств фотоннокристаллических структур и взаимного влияния на них материала структуры. При этом большой класс материалов, из которых нельзя непосредственно сформировать структуру с ФЗЗ, преимущественно остается за пределами исследований. В работе решаются актуальные вопросы возможности сочетания свойств функциональных материалов и фотоннокристал-личеекпх свойств в перспективных композитных фотоннокристалличе-ских структурах, а также изучение их взаимного влияния и наблюдение новых эффектов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

• отработана методика и изготовлены образцы одномерных фотон-нокристаллических структур на основе пористого кремния со средним диаметром пор до 90 нм, имеющие ФЗЗ в оптическом диапазоне длин волн, перспективные для получения композитных фо-тоннокристаллических структур;

• обнаружено и систематически исследовано гиперрэлеевское рассеяние на частоте второй гармоники в МР моде фотонпокристалли-ческого микрорезонатора па основе пористого кремния;

• впервые получены и исследованы композитные фотоннокристалли-ческие микрорезонаторы па основе пористого кремния и сегнето-электрика нитрита натрия, обладающие свойством температурной перестройки положения МР моды и ФЗЗ;

• впервые методом генерации второй оптической гармоники наблюдался сегнетоэлектрический фазовый переход нитрита натрия в объеме тонкой пленки пористого кремния со средним диаметром пор 90 им;

• впервые получены и исследованы композитные фотоннокристал-лические микрорезонаторы с брэгговскими зеркалами на основе пористого кремния и с МР слоем на основе нелинейного полимера.

Практическая ценность работы заключается в экспериментальной демонстрации возможности использования кремниевых микроструктур в такой активно развивающейся области как фотоника. Развитие методов получения функциональных композитных кремниевых структур и исследование их оптических и нелинейно-оптических свойств позволяют ответить на важные вопросы о жизнеспособности кремниевых устройств фотоники, их потенциальных возможностях и перспективах дальнейшего развития.

Достоверность и надежность результатов обеспечена применением набора взаимно-дополняющих экспериментальных методик, а также детальным анализом физических явлений и процессов, определяющих оптические свойства исследуемых структур. В значительной степени достоверность полученных результатов подтверждается хорошим согласием между экспериментально полученными данными и значениями, рассчитанными в рамках общепринятых физических моделей.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Метод электрохимического травления позволяет изготавливать одномерные фотоннокристаллические структуры с ФЗЗ в оптическом диапазоне на основе пористого кремния с размером пор в десятки нанометров, что позволяет использовать их как матрицы для композитных ФК.

2. Генерация второй оптической гармоники в фотоннокристалличе-ских микрорезонаторах на основе пористого кремния с размером пор в десятки нанометров наблюдается в форме гиперрэлеевского рассеяния.

3. В фотоннокристаллических структурах на основе пористого кремния и сегнетоэлектрика нитрита натрия достигается спектральный сдвиг ФЗЗ и МР моды, индуцированный температурой.

4. Методом генерации второй оптической гармоники наблюдается се-гнетоэлектрический фазовый переход нитрита натрия в объеме тонкой пленки пористого кремния.

5. Композитные фотоннокристаллические микрорезонаторы с брэг-говскими зеркалами на основе пористого кремния и с MP слоем из нелинейного полимера обладают параметрами ФЗЗ не хуже, чем аналогичные структуры целиком из пористого кремния, и демонстрируют значительное усиление нелинейно-оптических свойств.

Апробация работы проводилась на следующих конференциях:

• Международное рабочее совещание " Нанофотоника - 2004 Нижний Новгород, Россия, март 2004.

• Международная конференция " Smart Structures and Materials 2005", Сан Диего, США, март 2005.

• Международная конференция " International Conference on Coherent and Nonlinear Optics" (ICONO), Санкт-Петербург, Россия, май 2005.

• X Симпозиум " Нанофизика и наноэлектроника", Нижний Новгород, Россия, март 2006.

• Международная конференция " International Conference on Coherent and Nonlinear Optics" (ICONO), Минск, Белоруссия, май 2007.

• Международная конференция " Microtechnologies for the New Millennium " (MNM), Маспаломас, Испания, май 2007.

• XII Симпозиум " Нанофизика и наноэлектроника", Нижний Новгород, Россия, март 2008.

Личный вклад автора: все результаты диссертации получены автором лично, либо при его непосредственном участии.

Работа имеет следующую структуру:

• первая глава содержит обзор литературы, касающийся описания свойств структур с фотонной запрещенной зоной и развития методов их изготовления, а также свойств пористого кремния и формирования микроструктур на его основе;

• вторая глава посвящена разработке фотоннокристаллических структур на основе пористого кремния п-типа, композитных фотоннокристаллических структур на основе пористого кремния п-типа и сегнетоэлектрика нитрита натрия и исследованию их оптических свойств;

• третья глава посвящена исследованию методом спектроскопии второй и третьей оптических гармоник в к-пространстве фотоннокристаллических структур на основе пористого кремния п-типа и композитных фотоннокристаллических структур на основе пористого кремния п-типа и сегнетоэлектрика нитрита натрия;

• четвертая глава посвящена разработке фотоннокристаллических микрорезонаторных структур на основе пористого кремния и функционального полимерного материала в качестве микрорезо-наторного слоя, и исследованию их нелинейно-оптических свойств методом г-сканирования.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Сычев, Федор Юрьевич

Заключение

Исследования, проведенные в рамках диссертационной работы, посвящены разработке методов изготовления функциональных одномерных структур с фотонной запрещенной зоной. Первый из предложенных методов заключается во внедрении функционального материала в поры структуры с фотонной запрещенной зоной на основе пористого кремния, которая играет роль фотонпокристаллической матрицы для внедряемого материала. Разработка такой матрицы является отдельной самостоятельной задачей, которая состоит в нахождении лучшей морфологии пор и максимальном увеличении диаметра пор при обеспечении приемлемых оптических свойств структуры. Второй метод заключается в формировании одномерного фотоннокристаллического микрорезонатора из двух фотоннокристаллических зеркал на основе пористого кремния, между которыми расположен полимерный микрорезонатор-ный слой, являющийся контейнером для функциональных материалов. Оба метода реализованы с использованием функциональных материалов - соответственно сегнетоэлектрика нитрита натрия и красителя "Disperse Red 1", обладающего значительной кубичной нелинейностью. Изучены оптические и нелинейно-оптические свойства каждого типа исследуемых структур.

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. Разработан метод получения фотоннокристаллических матриц для изготовления композитных функциональных одномерных фотонных кристаллов и микрорезонаторов с фотонной запрещенной зоной в оптическом диапазоне. Матрицы изготавливаются на основе пористого кремния n-типа со средним диаметром пор до 90 нм, что, с одной стороны, обеспечивает возможность эффективного внедрения функциональных материалов в пористую структуру, с другой - обеспечивает удовлетворительную оптическую однородность структуры в необходимом диапазоне длин волн. Полученные фотоннокристаллические матрицы демонстрируют характерные для одномерных фотонных кристаллов оптические свойства.

Образцы матриц фотоннокристаллических микрорезонаторов на основе пористого кремния п-типа со средним размером пор от 50 до 90 нм исследованы методом нелинейной спектроскопии второй и третьей оптических гармоник в к-щюстранстве. В микрорезонаторпой моде интенсивность генерации второй и третьей гармоник превышает интенсивность сигнала в запрещенной зоне в 10 и 12 раз соответственно. Генерация второй гармоники наблюдается в форме гиперрэлеевского рассеяния, основной вклад в генерацию вносят дипольныс источники на поверхности пор, распределение дипольных моментов нелинейной поляризации не имеет регулярной компоненты. Из анализа индикатрисы рассеяния сделана оценка корреляционной длины нелинейных источников, равная 80 нм. Излучение третьей гармоники зеркально направлено и поляризовано, основной вклад в генерацию вносят дипольные источники в объеме кремния, флуктуационпая компонента распределения дипольных моментов нелинейной поляризации пренебрежимо мала.

2. Разработан метод изготовления композитных структур на основе фотоннокристаллических матриц пористого кремния и сегнетоэлектри-ка нитрита натрия, обладающих температурно-перестраиваемой фотонной запрещенной зоной. Для композитного фотоннокристаллического микрорезонатора температурный сдвиг фотонной запрещенной зоны и микрорезонаторной моды превышает 30 нм при изменении температуры от 25°С до 160°С. В диапазоне от 50°С до 160°С сдвиг составляет 15 нм линейно по температуре (0.14 нм/°С). обратим и обусловлен температурным изменением показателя преломления нитрита натрия. В диапазоне от 25°С до 50°С сдвиг в значительной мере обусловлен десорбцией воды.

Методом генерации отраженной второй оптической гармоники обнаружен и исследован сегнетоэлектрический фазовый переход в композитных сегнетоэлектрических пористых пленках и фотоннокристалли-ческих микрорезонаторах на основе матриц пористого кремния и нитрита натрия. Температура Кюри композитного материала составляет 154±2°С, что на 10±2°С меньше чем у микрокристаллического нитрита натрия. Уменьшение температуры Кюри обусловливается размерными эффектами в нанокристаллах нитрита натрия в порах структуры.

Образцы композитных фотоннокристаллических микрорезонаторов исследованы методом нелинейной спектроскопии второй и третьей оптических гармоник в к-простраистве. В микрорезонаторной моде интенсивность генерации второй и третьей гармоник превышает интенсивность сигнала в запрещенной зоне в 5 и 10 раз соответственно. В излучении второй гармоники наблюдается как зеркальная поляризованная, так и диффузная деполяризованная компоненты. Основной вклад в генерацию вносят дипольные источники на поверхности пор кремния и в объеме сегнетоэлектрика, распределение диполь ных моментов нелинейной поляризации имеет регулярную и флуктуационную компоненты. Индикатриса рассеяния демонстрирует существование двух масштабов неод-нородностей нелинейных источников, сделаны оценки корреляционных длин 80 нм и 3.4 мкм. Излучение третьей гармоники зеркально направлено и поляризовано, основной вклад в генерацию вносят дипольные источники в объемах кремния и сегнетоэлектрика, флуктуационная компонента распределения дипольных моментов нелинейной поляризации пренебрежимо мала.

3. Предложен и разработан метод изготовления функциональных композитных одномерных фотоннокристаллических микрорезонаторов с брэгговскими зеркалами на основе чередующихся слоев пористого кремния р-типа и микрорезонаторным слоем па основе функционального полимерного материала. Параметры фотонной запрещенной зоны полученных композитных структур не уступают структурам из пористого кремния - коэффициент отражения в запрещенной зоне более 95%, добротность микрорезонаторной моды более 50.

Методом z-сканирования исследованы кубичные нелинейно-оптические свойства композитных микрорезонаторов с микрорезонаторным слоем на основе полимера полиметилметакрилат и красителя "дисперсный алый" (Disperse Red 1). Определены эффективные значения нелинейного поглощения и нелинейного преломления, которые составили 2 х 10~3 см/Вт и 2 х Ю-8 см2/Вт соответственно, что более чем на 2 порядка превышает значения этих величин для эквивалентной полимерной пленки с красителем.

Результаты диссертационной работы опубликованы в работах |101, 102,129-132].

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Сычев, Федор Юрьевич, 2010 год

1. Е. Yablonovitch, Inhibited spontaneous emission in solid-state physics and electronics//Phys. Rev. Lett.- 1987,- Vol.58, p. 2059.

2. J. Joannopoulos, R. Meade, J. Winn, Photonic Crystals: Molding the Flow of Light. Prinston: Prinston University Press, 1995.

3. M. Scalora, J. P. Dowling, С. M. Bowden, M. J. Bloemer, Optical limiting and switching of ultrashort pulses in nonlinear photonic band gap materials//Phys. Rev. Lett.- 1994,- Vol. 73, p. 1368.

4. C. Weisbuch, H. Benisty, R. Houdre, Microcavities, photonic crystals and semiconductors from basic physics to applications in light emitters//International Journal of High Speed Electronics and Physics - 2000.- Vol.10, p. 339-354.

5. J. C. Knight, T. A. Birks, R. F. Cregan, P. St. J. Russell, J.-P. Sandro, Photonic crystals as optical fibres physics and applications// Optical Materials- 1999,- Vol. 11, p. 143-151.

6. O. A. Aktsipetrov, Т. V. Dolgova, A. A. Fedyanin, Т. V. Murzina, M. Inoue, K. Nishimura, H. Uchida, Magnetization-induced second-and third harmonic generation in magnetophotonic crystals// J. Opt.

7. Soc. Am. B- 2005.- Vol. 22, p. 176-186.

8. L. E. Myers, R. C. Eckardt, M. M. Fejer, R. L. Byer, W. R. Bosenserg, J. V. Pierce, Quasi-phase-matched optical parametric oscillators inbulk periodically poled LiNb03// J. Opt. Soc. Am. B- 1995.- Vol. 12, p. 2102.

9. H. L. Offerhaus D. J. Richardson D. C. Hanna N. G. R. Broderick, Hexagonally poled lithium niobate: a two-dimensional nonlinear photonic crystal//Phys. Rev. Lett.- 2000,- Vol.84, p. 4345.

10. M. Scharrer, X. Wu, A. Yamilov, H. Cao, R. P. H. Chang, Fabrication of inverted opal zno photonic crystals by atomic layer deposition // Appl. Phys. Lett.- 2005.- Vol.86, p. 151113.

11. H. Foil, M. Christophersen, J. Carstensen, G. Hasse, Formation and application of porous silicon//Mater. Sci. and Eng.- 2002,- Vol. 39, p. 93-141.

12. Sajeev John, Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices // Phys. Rev. Lett.- 1987.- Vol.58, p. 2486-2489.

13. K. Sakoda, Optical Properties of Photonic Crystals. Springer, 2001.

14. R. D. Meade, K. D Brommer, A. M. Rappe, J. D. Joannopolous, Photonic bound states in periodic dielectric materials // Phys. Rev. B- 1991,- Vol.44, p. 13772-13774.

15. E. Yablonovitch, T. G. Gmitter, R. D. Meade, A. M. Rappe, K. D. Brommer, J. D. Joannopoulos, Donor and acceptor modes in photonic band structure//Phys. Rev. Lett.- 1991,- Vol.67, p. 3380.

16. M. Cazzanelli, L. Pavesi, Time-resolved photoluminescence of all-porous-silicon microcavities//Phys. Rev. B- 1997.- Vol. 56, p. 15264.

17. L. Pavesi, Porous silicon: a route towards a Si-based photonics? // Microelectronics J. 1996. - Vol. 27, p. 437-448.

18. A. Fainstein, B. Jusserand V. Thierry-Mieg, Raman scattering enhancement by optical confinement in a semiconductor planar microcavity // Phys. Rev. Lett.- 1995.- Vol.75, p. 3764.

19. L. A. Kuzik, V.A. Yakovlev, G. Mattei, Raman scattering enhancement in porous silicon microcavity//Appl. Phys. Lett.- 1999.- Vol. 75, p. 1830.

20. V. Pellegrini, A. Tredicucci, C. Mazzoleni, L. Pavesi, Enhanced optical properties in porous silicon microcavities//Phys. Rev. B- 1995.- Vol. 52, p. R14328.

21. L. Pavesi, C. Mazzoleni, A. Tredicucci, V. Pellegrini, Controlled photon emission in porous silicon microcavities // Appl. Phys. Lett.- 1995,- Vol.67, p. 3280.

22. И.Р. Шен, Принципы нелинейной оптики. Москва: Наука, 1989.

23. N. Bloembergen, P. S. Pershan, Light waves at the boundary of nonlinear media//Phys. Rev.- 1962,- Vol. 128, p. 606.

24. Ю. И. Сиротин, M. П. Шаскольская, Основы кристаллофизики. -M.: Наука, 1979.

25. 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.

26. N. Bloembergen, J. Sievers, Nonlinear optical properties of periodic laminar structures// Appl. Phys. Lett. 1970. - Vol. 17, p. 483.

27. 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.

28. M. G. Martemyanov, E.M. Kim, T.V. Dolgova, A.A. Fedyanin, O.A. Aktsipetrov, G. Marowsky, Third-harmonic generation in siliconphotonic crystals and inicrocavities//Phys. Rev. B— 2004,— Vol.70, p.073311.

29. M. Moskovits, Surface-enhanced spectroscopy // Rev. Mod. Phys. -1985.- Vol.57, p. 783.

30. J. C. Knight, N. Dubreuil, V. Sandoghdar, J. Hare, V. Lefevre-Seguin, J. M. Raimond, S. Haroche, Mapping whispering-gallery modes in microspheres with near-field probe// Opt. Lett.— 1995.- Vol.20, p. 1515.

31. J. Trull, R. Vilaseca, J. Martorell, R. Corbalan, Second-harmonic generation in local modes of a truncated periodic structure // Opt. Lett.- 1995.- Vol.20, p. 1746.

32. 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.

33. K. M. Ho, C. T. Chan, C. M. Soukoulis, R. Biswas, M. Sigalas, Photonic band gaps in three dimensions: New layer-by-layer periodic structures//Solid State Commun.- 1994.- Vol.89, p. 413-416.

34. E. Ozbay, A. Abeyta, G. Tattle, M. Tringides, R. Biswas, C. T. Chan, C. M. Soukoulis. K. M. Ho, Measurement of a three-dimensional photonic band gap in a crystal structure made of dielectric rods//Phys. Rev. B- 1994,- Vol.50, p. 1945-1948.

35. J. G. Fleming, S.-Y. Lin, Three-dimensional photonic crystal with a stop band from 1.35 to 1.95 ¡mi//Opt. Lett. 1999. - Vol. 24, p. 49-51.

36. D. N. Sharp, M. Campbell, E. R. Dedman, M. T. Harrison, R. G. Denning, A. J. Turberfield, Photonic crystals for the visible spectrum by holographic lithography// Opt. and Quant. Electr. 2002.- Vol. 34, p. 3-12.

37. M. Deubel, M. Wegener, A. Kaso, S. John, Direct laser writing and characterization of "slanted pore" photonic crystals//Appl. Phys. Lett. 2004. - Vol. 85, p. 1895-1897.

38. S. Kawata, H.-B. Sun, T. Tanaka, K. Takada, Finer features for functional microdevices//Nature- 2001.- Vol. 412, p. 697-698.

39. F. Bresson, C.-C. Chen, G.-C. Chi, Y.-W. Chen, Simplified sedimentation process for 3D photonic thick layers/bulk crystals with a stop-band in the visible range// Appl. Surf. Sci. 2003. - Vol. 217, p.281-288.

40. K. Dou, Z. Xu, X. J. Wang, Y. Chen, T. Collins, Spectral study of colloidal photonic crystals// J. of Luminescence — 2003.- Vol. 102-103, p. 476 -480.

41. M. I. Samoilovich, S. M. Sarnoilovich, A. V. Guryanov, M. Yu. Tsvetkov, A rtificial opal structures for 3D-optoelectronics // Microelectronic Engineering- 2003.- Vol.69, p. 237-247.

42. J. R. Wendt, G. A. Vawter, P. L. Gourley, T. M. Brennan, B. E. Hammons, Nanofabrication of photonic lattice structures in gaas/algaas// J. Vac. Sci. Technol. B- 1993,- Vol. 11, p. 2637-2640.

43. S. Kim, H. Chong, R.M. De La Rue, J. H. Marsh, A. C. Bryce, Electron-beam writing of photonic crystal patterns using a large beam-spot diameter// Nanotechnology- 2003.- Vol.14, p. 1004-1008.

44. M. Nakao, S. Oku, H. Tanaka, Y. Shibata, A. Yokoo, T. Tamamura, H. Masuda, Fabrication of GaAs hole array as a 2D-photonic crystal and their application to photonic bandgap waveguide // Opt. and Quant. Electr. 2002. - Vol. 34, p. 183-193.

45. H. Masuda, H. Yamada, M. Satoh, H. Asoh, Highly ordered nanochannel-array architecture in anodic alumina//Appl. Phys. Lett. 1997.- Vol. 71, p. 2770-2772.

46. S. Langa, I.M. Tiginyanu, J. Crstensen, M. Chrisophersen, H. Foil, Self-organized growth of single crystals of nanopores // Appl. Phys. Lett.- 2003,- Vol.82, p. 278-280.

47. V. Lehmann, H. Foil, Formation mechanism and properties of electrochemically etched trenches in n-type silicon // J. Electrochem. Soc.- 1990.- Vol.137, p. 653-659.

48. V. Lehmann, The physics of macropore formation in low doped n-type silicon//J. Electrochem. Soc.- 1993,- Vol. 140, p. 2836-2843.

49. F. Müller, A. Birner, U. Gösele, V. Lehmann, S. Ottow, H. Foil, Structuring of macroporous silicon for applications as photonic crystals //Journal of Porous Materials- 2000.- Vol. 7, p. 201-204.

50. O. Bisi, S. Ossicini, L. Pavesi, Porous silicon: a quantum sponge structure for silicon based optoelectronics // Surf. Sei. Rep. 2000.- Vol. 38, p. 1.

51. L. Chen, A. V. Nurmikko, Fabrication and performance of efficient blue light emitting iii-nitride photonic crystals//Appl. Phys. Lett. 85, 3663 (2004)- 2004.- Vol.85, p. 3663-3665.

52. Ch. Schuller, J. P. Reithmaier, J. Zimmermann, M. Kamp, A. Forchel, S. Anand, Polarization-dependent optical properties of planar photonic crystals infiltrated with liquid crystals// Appl. Phys. Lett.— 2005.-Vol. 87, p. 121105.

53. L.-H. Peng, C.-C. Hsu, Jimmy Ng, A. H. Kung, Wavelength tunability of second-harmonic generation from two-dimensional ^2) nonlinear photonic crystals with a tetragonal lattice structure//Appl. Phys. Lett.- 2004. Vol. 84, p. 3250.

54. F. Wang, S. N. Zhu, K. F. Li, K. W. Cheah, Third-harmonic generation in a one-dimensional photonic-crystal-based amorphous nanocavity// Appl. Phys. Lett.- 2006.- Vol.88, p. 071102.

55. A. M. Grishin, S. I. Khartsev, H. Kawasaki, 980 nra Bi3Fe50i2/Sm3Ga50i2 magneto-optical photonic crystal // Appl. Phys. Lett.- 2007.- Vol.90, p. 191113.

56. S. F. Kaplan, N. F. Kartenko, D. A. Kurdyukov, A. V. Medvedev, V. G. Golubev, Electroluminescent three-dimensional photonic crystals based on opal-phosphor composites//Appl. Phys. Lett. 2005.- Vol.86, p. 071108.

57. G. Subramania, Y.-J. Lee, A. J. Fischer, T. S. Luk, C. J. Brinker, D. Dunphy, Emission modification of cdse quantum dots by titanium dioxide visible logpile photonic crystal // Appl. Phys. Lett. 2009. -Vol. 95, p. 151101.

58. T. N. Oder, K. H. Kim, J. Y. Lin, H. X. Jiang, Iii-nitride blue and ultraviolet photonic crystal light emitting diodes//Appl. Phys. Lett.— 2004. Vol. 84, p. 466-468.

59. X. Wu, A. Yamilov, X. Liu, S. Li, V. P. Dravid, R. P. H. Chang, H. Cao, Ultraviolet photonic crystal laser//Appl. Phys. Lett.- 2004.1. Vol. 85, p. 3657-3659.

60. Z. Zhang, T. Yoshie, X. Zhu, J. Xu, A. Scherer, Visible two-dimensional photonic crystal slab laser // Appl. Phys. Lett. 2006.- Vol. 89, p. 071102.

61. D. McPhail, M. Straub, M. Gu, Electrical tuning of three-dimensional photonic crystals using polymer dispersed liquid crystals// Appl. Phys. Lett.- 2005.- Vol.86, p. 051103.

62. E. Graugnard, S. N. Dunham, J. S. King, D. Lorang, S. Jain, C. J. Summers, Enhanced tunable bragg diffraction in large-pore inverse opals using dual-frequency liquid crystal//Appl. Phys. Lett.- 2007. -Vol.91, p. 111101.

63. G. Mertens, T. Roder, R. Schweins, K. Huber, H.-S. Kitzerow, Shift of the photonic band gap in two photonic crystal/liquid crystal composites//Appl. Phys. Lett. 2002,- Vol.80, p. 1885-1887.

64. J. Sussman, D. Snoswell, A. Kontogeorgos, J. J. Baumberg, P. Spahn, Thermochromic polymer opals// Appl. Phys. Lett.- 2009.- Vol.95, p.173116.

65. X. Hu, Q. Gong, Y. Liu, B. Cheng, D. Zhang, All-optical switching of defect mode in two-dimensional nonlinear organic photonic crystals// Appl. Phys. Lett.- 2005.- Vol.87, p. 231111.

66. Y. Liu, F. Qin, Z.-Y. Wei, Q.-B. Meng, D.-Z. Zhang, Z.-Y. Li, 10 fs ultrafast all-optical switching in polystyrene nonlinear photonic crystals//Appl. Phys. Lett.- 2009.- Vol.95, p. 131116.

67. F. C. Ndi, J. Toulouse, T. Hodson, D. W. Prather, Optically tunable silicon photonic crystal microcavities//Opt. Express- 2006. Vol. 14, p.4835-4841.

68. O. L. J. Pursiainen, J. J. Baumberg, K. Ryan, J. Bauer, H. Winkler, Compact strain-sensitive flexible photonic crystals for sensors// Appl. Phys. Lett. 2005. - Vol. 87, p. 101902.

69. Y. Ying, J. Xia, S. H. Foulger, Pressure tuning the optical transmission properties of photonic band gap composites// Appl. Phys. Lett. 2007. - Vol.071110, p. 90.

70. V. Lehinann, U. Gosele, Porous silicon formation: a quantum wire effect// Appl. Phys. Lett.- 1991.- Vol.58, p. 856.

71. F. Müuller, A. Birner, U. Gösele, V. Lehmann, S. Ottow, H. Foil, Structuring of macroporous silicon for applications as photonic crystals //Journal of Porous Materials- 2000.- Vol. 7, p. 201-204.

72. M. G. Berger, C. Dieker, M. Thönissen, L. Vescan, H. Lüth,

73. H. Münder, W. Theiß, M. Wernke, P. Grosse, Porosity superlattices: a new class of si heterostructures// J. Phys. D: Appl. Phys.- 1994.-Vol. 27, p. 1333-1336.

74. G. Mattei, A. Marucci, V. A. Yakovlev, M. Pagannone, Porous silicon optical filters for application to laser technology//Laser Phys. 1998.- Vol. 8, p. 755-758.

75. Yu. E. Lozovik, A. V. Klyuchnik, The dielectric function of condensed systems. Elsevier Science Publishers B.V, 1989.

76. M. Fried, H. Wormeester, E. Zoethout, T. Lohner, O. Polgar,

77. Barsony, In situ spectroscopic ellipsometric investigation of vacuum annealed and oxidiezed porous silicon layers//Thin Solid Films— 1998.- Vol. 313, p. 459-463.

78. U. Rossow, U. Frotscher, C. Pietryga, W. Richter, D. E. Aspnes, Interpretation of the dielectric function of porous silicon layers// Appl. Surf. Sei.- 1996.- Vol. 102, p. 413-316.

79. W. Theiß, 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.

80. F. De Filippo, C. Lisio, P. Maddalena, G. Lerondel, T. Yao, C. Altucci, Determination of the dielectric function of porous silicon by high-order laserharmonic radiation//Appl. Phys. A- 2001.- Vol. 73, p. 737-740.

81. J.F. McGilp, M. Cavanagh, J.R. Power, J.D. O'Mahony, Spectroscopic optical second-harmonic generation from semiconductor interface // Appl. Phys. A- 1994,- Vol.59, p. 401.

82. О. A. Aktsipetrov, А. V. Melnikov, Yu. N. Moiseev, T. V. Murzina,

83. 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.

84. М.Г. Мартемьянов, Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук: Нелинейно-оптическая спектроскопия кремниевых микроструктур. Москва, 2006.

85. Y. Kanemitsu, S. Okamoto, A. Mito, Third-order nonlinear optical susceptibility and photoluminescence in porous silicon//Phys. Rev. В 1995,- Vol.52, p. 10752-10755.

86. L. A. Golovan, L. P. Kuznetsova, A. B. Fedotov, S. O. Konorov,

87. D. A. Sidorov-Biryukov, V. Yu. Timoshenko, A. M. Zhcltikov, P. K. Kashkarov, Nanocrystalsize-sensitivc third-harmonic generation in nanosrtuctured silicon// Appl. Phys. B- 2003.- Vol.76, p. 429-433.

88. V. Yu. Timoshenko, L. A. Osminkina, A. I. Efimova, L. A. Golovan, P. K. Kashkarov, D. Kovalev, N. Kiinzner, E. Gross, J. Dicner, F. Koch, Anisotropy of optical absorption in birefringent porous silicon//Phys. Rev. B- 2003.- Vol.67, p. 113405.

89. P. Laulenschlager, М. Garriga, L. Vina, М. Cardona, Temperature dependence of the dielectric function and interband critical points in silicon//Phys. Rev. B- 1987.- Vol.36, p. 4821.

90. G. Erley, W. Daum, Silicon interband transition observed at Si(100)-Si02 interfaces//Phys. Rev. B- 1998,- Vol.58, p.R1734.

91. Ф. Ю. Сычев, Т. В. Мурзина, Е. М. Ким, О. А. Акципетров, Се-гнетоэлектрические фотонные кристаллы на основе нанострукту-рированного цирконата-титаиата свинца// ФТТ- 2005.- Vol.47, р.144-146.

92. О. A. Aktsipetrov, G. Kh. Kitaeva, А. N. Penin., Investigation of the ferroelectric phase transition in KDP by the method of spontaneous parametric scattering of light//Sov. Phys. Solid State- 1977.- Vol. 19, p. 582-585.

93. Б. А. Струков, А. П. Леванюк, Физические основы сегнетоэлек-трических явлений в кристаллах. — М.:Наука, 1983.

94. Л.Д. Ландау, Е.М. Лившиц, Статистическая физика. М.: ФИЗ-МАТЛИТ, 2001.

95. И.С. Желудев, Основы сегнетоэлектричества. М.: Атомиздат, 1973.

96. S. Sawada, S. Nomura, S. Fujii, I. Yoshida, Ferroelectricity in nano2// Phys. Rev. Lett.- 1958,- Vol. 1, p. 320-322.

97. P. Ravindran, A. Delin, B. Johansson, O. Eriksson, Electronic structure, chemical bonding, and optical propertiesof ferroelectric and antiferroelectric nano2//Phys. Rev. B- 1999.- Vol. 59, p. 1776-1785.

98. С. В. Барышников, E. В. Стукова, E. В. Чарпая, Ch. Tien, M. K. Lee, W. Bohlmann, D. Michel, Диэлектрические и ЯМР-исследова-ния нанопористых матриц, заполненных нитритом натрия// ФТТ- 2006,- Vol.48, р. 551-557.

99. S. V. Pan'kova, V. V. Poborghii, V. G. Solov'ev, The giant dielectric constant of opal containing sodium nitrite nanoparticles//J. Physics: Condens. Matter- 1996.- Vol.8, p. L203.

100. M. Vallade, Simultaneous measurements of the second harmonic generation and of the birefringence of KH2PO4 near its ferroelectric transition point//Phys. Rev. B- 1975.- Vol. 12, p. 3755-3765.

101. О. А. Акципетров, С. Б. Апухтина, К. А. Воротилов, Е. Д. Мишина, А. А. Никулин, А. С. Сигов, Генерация второй гармоники и фазовый переход в тонких сегнетоэлектрических пленках//Письма в ЖЭТФ- 1991,- Vol.54, р. 562-565.

102. R. Johannes, W. Haas, Temperature dependence of the refractive index nc in sbsi through the ferroelectric-paraellectric transition//Appl. Opt.- 1967.- Vol. 6, p. 1059-1061.

103. R. G. Sabat, P. Rochon, Investigation of relaxor plzt thin films as resonant optical waveguides and the temperature dependence of their refractive index//Appl. Opt.- 2009,- Vol.48, p. 2649-2654.

104. Н. В. Дидепко, Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук: Гиперрэлеевское рассеяние света в пространственно-неоднородных пленках. — Москва, 2002.

105. A. L. Pirozerskii, Е. V. Charnaya, С. Tien, Influence of the geometry of a porous network on the phase transition in a ferroelectric embedded in a porous matrix//Phys. Solid State- 2007.- Vol.49, p. 339-342.

106. V. M. Churikov, C.-C. Hsu, Optically induced anisotropy of third-order susceptibility in azo-dye polymers//J. Opt. Soc. Am. B- 2001.- Vol. 18, p. 1722-1731.

107. M. Shcik-Bahae, A. A. Said, D. J. Hagan T.-H. Wei, E. W . Van Stryland, Sensitive measurement of optical nonlinearities using a single beam//IEEE J. Quant. El.- 1990.- Vol.26, p. 760-769.

108. Y. Wang, M. Saffman, Z-scan formula for two-level atoms // Opt. Comm.- 2004,- Vol.241, p. 513-520.

109. W. Zhao, P. Palffy-Muhoray, Z-scan measurement of x^3) using top-hat beams//Appl. Phys. Lett.- 1994,- Vol.65, p. 673-675.

110. R. Rangel-Rojo, S. Yamada, H. Matsuda, D. Yankelevich, Large near-resonance third-order nonlinearity in an azobenzenefunctionalized polymer film//Appl. Phys. Lett.- 1998,- Vol.72, p. 1021-1023.

111. S. Lettieri, P. Maddalena, Nonresonant Kerr effect in microporous silicon: nonbulk dispersive behavior of below band gap // J. Appl. Phys.- 2002.- Vol.91, p. 5564-5570.

112. S. Lettieri, P. Maddalena, L.P. Odierna, V. La Ferrara D. Ninno, G. Di Francia, Measurements of the nonlinear refractive index of freestanding porous silicon layers at different wavelengths//Phil. Mag. B- 2001.— Vol. 81, p. 133-139.

113. T. V. Murzina, F. Yu. Sychev, E. M. Kim, E. I. Rau, S. S. Obydena, O. A. Aktsipetrov, M. A. Bader, G. Marowsky, One-dimensional photonic crystals based on porous n-type silicon // J. Appl. Phys. -2005.- Vol.98, p. 123702.

114. T. V. Murzina, F. Yu. Sychev, I. A. Kolmychek, O. A. Aktsipetrov, Tunable ferroelectric photonic crystals based on porous silicon templates infiltrated by sodium nitrite // Appl. Phys. Lett. 2007. - Vol. 90, p. 161120.

115. F. Yu. Sychev, I. E. Razdolski, T. V. Murzina, O. A. Aktsipetrov, T. Trifonov, S. Cheylan, Vertical hybrid microcavity based on a polymer layer sandwiched between porous silicon photonic crystals// Appl. Phys. Lett.- 2009.- Vol. 95, p. 163301.