Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 9
1.1. Структурные свойства кремниевых наноструктур, полученных методом электрохимического травления 9
1.2. Оптические свойства пористого кремния 14
1.2.1 Модели эффективной среды для описания свойств пористых сред 14
1.2.2 Учет анизотропии в моделях эффективной среды 18
1.2.3. Двулучепреломление формы в пористом кремнии 20
1.3. Нелинейно-оптические процессы в пористом кремнии 22
1.3.1. Обобщение моделей эффективной среды для описания нелинейно-оптического отклика пористых сред 22
1.3.2. Квадратичная нелинейность пористого кремния 24
1.3.3. Кубичная нелинейность пористого кремния 28
1.3.4. Способы увеличения эффективности генерации оптических гармоник в пористом кремнии 35
1.4. Формирование низкоразмерных кремниевых структур фемтосекундными лазерными импульсами 37
1. 4.1. Образование поверхностных периодических структур при взаимодействии лазерного излучения с веществом 37
1.4.2. Особенности взаимодействия сверхкоротких лазерных импульсов с веществом 41
1.4.3. Формирование поверхностных решеток при облучении твердых тел фемтосекундными лазерными импульсами 44
1.5. Выводы из обзора литературы и постановка задачи исследования 49
ГЛАВА 2. Изготовление образцов и методика измерений 51
2.1. Изготовление слоев анизотропного пористого кремния 51
2.2 Формирование низкоразмерных структур при облучении кремниевых поверхностей фемтосекундными лазерными импульсами 52
2.3. Измерение спектров пропускания и отражения пористого кремния 54
2.4. Генерация оптических гармоник 56
2.5. Измерение фотолюминесценции и спектров комбинационного рассеяния света 58
ГЛАВА 3. Анализ линейных оптических свойств мезопористого кремния 60
3.1 Анализ двулучепреломления в анизотропно наноструктурированном кремнии в рамках электростатического приближения Бруггемана .л 60
3.2 Влияние размеров составляющих нанокомпозита на его оптические свойства 64
3.3. Электродинамическое приближение для анизотропной эффективной среды.. 67
3.4 Учет размеров пор и нанокристаллов для описания оптических свойств анизотропного мезопористого кремния 72
ГЛАВА 4. Генерация третьей оптической гармоники в слоях пористого кремния 74
4.1 Анализ структуры тензора нелинейной восприимчивости пористого кремния..
74
4.2 Решение волнового уравнения для процесса генерации третьей гармоники в объеме пористого кремния 76
4.3 Синхронная генерация третьей гармоники в объеме пористого кремния 80
4.4 Ориентационныс зависимости третьей гармоники для кристаллического и пористого кремния. Особенности тензоров нелинейной восприимчивости 84
4.5 Рост эффективности генерации третьей гармоники в слоях мезопористого кремния за счет локализации света 87
ГЛАВА 5. Нано- и микроструктурирование поверхности кремния фемтосекундными лазерными импульсами 92
5.1 Структура поверхности кремния, облученной фемтосскундными лазерными импульсами 92
5.2 Комбинационное рассеяние света и фотолюминесценция на облученных кремниевых поверхностях 98
5.3 Нелинейно-оптическая in-situ диагностика процесса образования микроструктурированного рельефа на поверхности кремния при фемтосекундном лазерном облучении 101
Заключение и основные выводы 106
Литература
