УДК 535.3
Н. И. Ю р а с о в, И. И. Ю р а с о в а
ВЛИЯНИЕ УГЛЕРОДНОЙ ПЛЕНОЧНОЙ
НАНОСТРУКТУРЫ НА КОЭФФИЦИЕНТ
ОТРАЖЕНИЯ ОТ ФОТОННОГО КРИСТАЛЛА
ИЗ ИСКУССТВЕННОГО ОПАЛА
Разработана теоретическая модель для анализа коэффициента
отражения от глобулярного фотонного кристалла с использовани-
ем резонансного приближения для эффективной среды. Выполнено
численное моделирование для пленочной наноструктуры включений
углерода в фотонном кристалле из искусственного опала. Получе-
но удовлетворительное согласие теории и эксперимента.
E-mail:
Ключевые слова
:
наноструктура, фотонный кристалл, брэгговское отра-
жение, амплитудный коэффициент отражения от кристаллической плос-
кости, эффективный показатель преломления, углеродные нановклю-
чения.
Фотонные кристаллы (ФК) обладают брэгговским отражением как
периодические структуры. Наиболее совершенные ФК для оптическо-
го диапазона синтезированы на основе искусственного опала [1]. Они
структурированы из шаров диаметром порядка 100 нм. Шары состоят
из аморфного SiO
2
. Если этот ФК при завершении синтеза отжигается
в аргоне, то при разложении остатков базового компонента синтеза —
ТЭОСа — происходит выделение углерода [2]. В случае нормального
падения света у таких ФК обнаружен аномально высокий коэффици-
ент отражения, сопровождаемый металлическим блеском. Коэффици-
ент отражения достигает 30. . . 50 % [3].
При отжиге в атмосфере кислорода или на воздухе весь углерод
выгорает и коэффициент отражения при нормальном падении обычно
меньше. Целью работы было выяснение влияния выделения углерода
на коэффициент отражения ФК на основе искусственного опала.
В результате выделения углерода получается не свободный ФК, а
ФК с включениями. Поэтому необходимо предложить модель ФК и
провести численный анализ модели.
Для построения модели ФК с углеродными включениями предпо-
ложим сначала, что в результате отжига в аргоне углерод выделялся
равномерно в объем пустот ФК и покрыл шары (глобулы) слоем тол-
щиной
δ
, определяемой по формуле
δ
=
2
3
π
2
3
1
/
2
η
C
D,
(1)
где
η
C
— объемная доля покрытия шаров (включений),
D
— диаметр
шара. Для оценки толщины слоя используем следующие числовые
30
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2012. № 1
