一维多孔硅光子晶体制备及全向反射特性研究

论文摘要

多孔硅结构由于通过精确地控制其多孔层孔隙率以及厚度可以调整其光学特性,即光子晶体结构,为光电探测器等先进光电子技术的众多应用打开了大门。一维多孔硅光子晶体在可见光至近红外波段内,将众多单个禁带叠加可使其反射率增大,在成像方面和目标搜索等方面具有应用价值。首先,利用传输矩阵理论通过计算机Matlab程序设计出宽禁带结构,并将不同中心波长的单一结构进行叠加;然后,采用电化学阳极氧化的方法,在p型单晶硅上制备出多孔硅结构,通过讨论不同因素对多孔硅结构的影响来控制多孔硅层的孔隙率及厚度;最后,分别制备出单一结构和叠加结构的一维多孔硅光子晶体,并对其进行测试与表征。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 光子晶体与多孔硅的概述
•     1.1.1 光子晶体及其性质
•     1.1.2 多孔硅及其制备方法
•   1.2 一维多孔硅光子晶体的介绍
•     1.2.1 一维多孔硅光子晶体的概述
•     1.2.2 一维多孔硅光子晶体的光学特性
•   1.3 多孔硅光子晶体全向反射的研究及应用现状
•     1.3.1 国内研究及应用现状
•     1.3.2 国外研究及应用现状
•     1.3.3 国内外研究现状分析
•   1.4 本论文的主要研究内容及意义
•     1.4.1 研究内容
•     1.4.2 研究意义
• 第二章 一维多孔硅光子晶体的理论设计
•   2.1 一维多孔硅光子晶体的模型及基础理论
•     2.1.1 一维多孔硅光子晶体的模型
•     2.1.2 光子晶体的基本原理
•     2.1.3 光子晶体的麦克斯韦方程
•     2.1.4 光子晶体的理论研究方法
•   2.2 一维多孔硅光子晶体的设计
•     2.2.1 一维多孔硅光子晶体折射率的计算
•     2.2.2 一维多孔硅光子晶体反射率的计算
•     2.2.3 一维多孔硅光子晶体的带宽设计
•   2.3 本章小结
• 第三章 多孔硅层孔隙率及厚度控制的实验研究
•   3.1 多孔硅形成机理
•     3.1.1 硅在电化学阳极氧化中微孔形成机理
•     3.1.2 p型多孔硅形成机理
•   3.2 多孔硅结构的制备
•     3.2.1 实验材料及仪器介绍
•     3.2.2 制备实验
•     3.2.3 多孔硅孔隙率及多孔层厚度的测量
•   3.3 工艺参数对多孔硅孔隙率的影响
•     3.3.1 刻蚀温度对多孔硅孔隙率的影响
•     3.3.2 腐蚀溶液配比对多孔硅孔隙率的影响
•     3.3.3 刻蚀电流密度对多孔硅孔隙率的影响
•   3.4 工艺参数对多孔硅多孔层厚度的影响
•     3.4.1 刻蚀温度对多孔硅多孔层厚度的影响
•     3.4.2 腐蚀溶液配比对多孔硅多孔层厚度的影响
•     3.4.3 刻蚀电流密度对多孔硅多孔层厚度的影响
•     3.4.4 刻蚀时间对多孔硅多孔层厚度的影响
•   3.5 本章小结
• 第四章 一维多孔硅光子晶体的全向反射特性研究
•   4.1 一维多孔硅光子晶体的制备
•     4.1.1 衬底的选择
•     4.1.2 一维多孔硅光子晶体的制备实验
•     4.1.3 一维多孔硅光子晶体的禁带叠加实验
•   4.2 一维多孔硅光子晶体的形貌分析
•     4.2.1 不同刻蚀电流密度下一维多孔硅光子晶体的SEM图
•     4.2.2 不同腐蚀溶液配比下一维多孔硅光子晶体的SEM图
•   4.3 一维多孔硅光子晶体的反射特性分析
•     4.3.1 单一禁带一维多孔硅光子晶体的反射特性分析
•     4.3.2 一维多孔硅光子晶体禁带叠加的反射特性分析
•   4.4 本章小节
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文和专利
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵杨

导师: 端木庆铎

关键词: 多孔硅,一维多孔硅光子晶体,禁带宽度,反射率

来源: 长春理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,化学,化学

单位: 长春理工大学

分类号: O734;O613.72

总页数: 64

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