1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования
  4. № 11, 2023

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2023, № 11, стр. 44-52

Моделирование многослойных систем с перестраиваемыми оптическими характеристиками

Н. М. Толкач a, b, *, Н. В. Вишняков b, **, В. Г. Литвинов b, А. А. Шерченков a, Е. П. Трусов b, В. Б. Глухенькая a, Д. В. Пепеляев a

a Национальный исследовательский университет “МИЭТ”
124498 Зеленоград, Россия

b Рязанский государственный радиотехнический университет им. В.Ф. Уткина
390005 Рязань, Россия

* E-mail: n.m.tolkach@gmail.com
** E-mail: rcpm-rgrtu@yandex.ru

Поступила в редакцию 14.01.2023
После доработки 16.03.2023
Принята к публикации 16.03.2023

Аннотация

Материалы с фазовым переходом МФП, в частности халькогенидные стеклообразные полупроводники и соединения из системы Ge–Sb–Te представляют интерес для применения в оптических технологиях обработки информации. Уникальность этих материалов состоит в том, что они обладают низкоэнергетичным, быстрым и обратимым фазовым переходом, приводящим к значительному изменению показателя преломления в инфракрасной области оптического спектра. Модельные расчеты, проведенные в настоящей работе, позволили исследовать трансформацию оптических свойств в многослойных системах, состоящих из слоев SiO2, Si, Si3N4 и активного слоя из МФП материала с фазовым переходом при изменении его фазового состояния. Целью этих исследований ставилось выполнение условия наименьших оптических потерь при пропускании и отражении излучения 1550 нм в таких системах в случае аморфного и кристаллического состояния активного слоя соответственно. В результате была спроектирована наиболее удовлетворяющая указанным условиям девятислойная система “SiO2//111 нм Si/277 нм SiO2/111 нм Si/251 нм SiO2/10 нм Ge2Sb2Se4Te/241 нм SiO2/110 нм Si/276 нм SiO2/112 нм Si//SiO2”.

Ключевые слова: фазовый переход, Ge–Sb–Te, аморфное состояние, кристаллическое состояние, полностью оптическая маршрутизация, многослойная наносистема, пропускательная способность, отражательная способность, нелинейная оптимизация, целевая функция, оптические потери.

Список литературы

  1. Sharma K., Sehgal V.K. // J. Supercomput. 2020. V. 76. P. 9901. https://www.doi.org/10.1007/s11227-020-03220-2

  2. Bogaerts W., Perez D., Capmany J., Miller D.A.B., Poon J., Englund D., Morichetti F., Melloni A. // Nature. 2020. V. 586. P. 207. https://www.doi.org/10.1038/s41586-020-2764-0

  3. Qi H., Wang X., Hu X., Du Z., Yang J., Yu Z., Ding S., Chu S., Gong Q. // J. Appl. Phys. 2021. V. 129. P. 210 906. https://www.doi.org/10.1063/5.0048878

  4. Kozyukhin S.A., Lazarenko P.I., Popov A.I., Eremenko I.L. // Rus. Chem. Rev. 2022. V. 91. № 9. P. RCR5033. https://www.doi.org/10.1070/RCR5033

  5. Lazarenko P., Kovalyuk V., An P., Kozyukhin S., Takáts V., Golikov A., Glukhenkaya V., Vorobyov Y., Kulevoy T., Prokhodtsov A., Sherchenkov A., Goltsman G. // Acta Materialia. 2022. V. 234. P. 117994. https://www.doi.org/10.1016/j.actamat.2022.117994

  6. Kozyukhin S.A., Lazarenko P.I., Vorobyov Y.V., Savelyev M.S., Polokhin A.A., Glukhenkaya V.B., Sherchenkov A.A., Gerasimenko A.Y. // Matériaux & Techniques. 2018. V. 180070. № 3. P. 1. https://www.doi.org/10.1051/mattech/2019008

  7. Fuxi G., Yang W. // Data Storage at the Nanoscale: Advances and Applications. Taylor & Francis Group. 2015. P. 190. https://www.doi.org/10.1201/b18094

  8. Zhang Y., Ríos C., Shalaginov M.Y., Li M., Majumdar A., Gu T., Hu J. // Appl. Phys. Lett. 2021. V. 118. P. 210 501. https://www.doi.org/10.1063/5.0054114

  9. Meng Y., Cao T., Long Y. // J. Appl. Phys. 2020. V. 128. P. 140904. https://www.doi.org/10.1063/5.0023925

  10. Hosokawa S., Pilgrim W.-C., Höhle A., Szubrin D., Boudet N., Bérar J.-F., Maruyama K. // J. Appl. Phys. 2012. V. 111. P. 83 517. https://www.doi.org/10.1063/1.3703570

  11. Tolkach N.M., Vishnyakov N.V., Lazarenko P.I., Sherchencov A.A., Sudakova A.U., Nazimov D.R. // J. Phys. Conf. Ser. 2020. V. 1695. P. 012 075. https://www.doi.org/10.1088/1742-6596/1695/1/012075

  12. Wen S., Meng Y., Jiang M., Wang Y. // Sci. Rep. 2018. V. 8. P. 4979. https://www.doi.org/10.1038/s41598-018-23360-z

  13. Ríos C., Stegmaier M., Hosseini P., Wang D., Scherer T., Wright C.D., Bhaskaran H., Pernice W.H.P. // Nat. Photonics. 2015. V. 9. P. 725. https://www.doi.org/10.1038/nphoton.2015.182

  14. Rude M., Pello J., Simpson R.E., Osmond J., Roelkens G., van der Tol J.J., Pruneri V. // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 103. № 14. P. 141119. https://www.doi.org/10.1063/1.4824714

  15. Ford W. // Numerical Linear Algebra with Applications: Using MATLAB. Academic Press, 2015. 629 p. https://doi.org/10.1016/C2011-0-07533-6

  16. Born M., Wolf E., Bhatia A.B., Clemmow P.C., Gabor D., Stokes A.R., Taylor A.M., Wayman P.A., Wilcock W.L. // Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light. 7th ed. Cambridge University Press, 1999. 952 p. https://www.doi.org/10.1017/CBO9781139644181

  17. Park J.W., Eom S.H., Lee H., Da Silva J.L.F., Kang Y.S., Lee T.Y., Khang Y.H. // Phys. Rev. B. 2009. V. 80. P. 115 209. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.80.115209

  18. Zhang Y., Chou J.B., Li J., Li H., Du Q., Yadav A., Zhou S., Shalaginov M.Y., Fang Z., Zhong H., Roberts C., Robinson P., Bohlin B., Ríos C., Lin H., Kang M., Gu T., Warner J., Liberman V., Richardson K., Hu Ju. // Nature Commun. 2019. V. 10 № 1. P. 4279. https://www.doi.org/10.1038/s41467-019-12196-4

  19. Michel A.K.U., Wuttig M., Taubner T. // Adv. Opt. Mater. 2017. V. 5. Iss. 18. https://www.doi.org/10.1002/adom.201700261

  20. Yang F., Tang X., Chen T., Wang M., Zhang L., Han J., Wan L., Ke D., Dai Y. // Comput. Mater. Sci. 2019. V. 168. P. 253. https://www.doi.org/10.1016/j.commatsci.2019.05.019

  21. Lazarenko P., Phuc N., Kozyukhin S., Sherchenkov A. // J. Optoelectron. Adv. Mater. 2011. V. 13. № 11. P. 1400

  22. Raeis-Hosseini N., Rho J. // Mater. 2017. V. 10. Iss. 9. P. 1046. https://www.doi.org/10.3390/ma10091046

  23. Guo P., Burrow J.A., Sevison G.A., Sood A., Asheghi M., Hendrickson J.R., Goodson K.E., Agha I., Sarangan A. // Appl. Phys. Lett. 2018. V. 113. Iss. 17. P. 171903. https://www.doi.org/10.1063/1.5053713

  24. Singh P., Sharma P., Sharma V., Thakur A. // Semicond. Sci. Technol. 2017. V. 32. № 4. P. 45015. https://www.doi.org/10.1088/1361-6641/aa5ee0

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал