Módszerek fotonikus kristályok előállítására. Fotonikus kristály matematikai modellje Mi az a fotonikus kristály

Ilya Polishchuk, a fizikai és matematikai tudományok doktora, a MIPT professzora, a "Kurchatov Institute" Nemzeti Kutatóközpont vezető kutatója

A mikroelektronika információfeldolgozási és kommunikációs rendszerekben való felhasználása gyökeresen megváltoztatta a világot. Kétségtelen, hogy a fotonikus kristályok és az ezekre épülő eszközök fizikája terén fellendülő kutatómunka következményei fontosságukat tekintve hasonlóak lesznek a több mint fél évszázaddal ezelőtti integrált mikroelektronika létrejöttéhez. Az új típusú anyagok lehetővé teszik optikai mikroáramkörök létrehozását a félvezető elektronika elemeinek „képében és hasonlatosságában”, és az információtovábbítás, -tárolás és -feldolgozás alapvetően új, napjainkban kifejlesztett, fotonikus kristályokon kifejlesztett módszerei is alkalmazásra találnak. a jövő félvezető elektronikájában. Nem meglepő, hogy ez a kutatási terület az egyik legforróbb a világ legnagyobb kutatóközpontjaiban, high-tech vállalataiban és hadiipari komplexumaiban. Ez alól természetesen Oroszország sem kivétel. Ezenkívül a fotonikus kristályok hatékony nemzetközi együttműködés tárgyát képezik. Példaként említsük az orosz Kintech Lab LLC és a híres amerikai General Electric cég több mint tíz éves együttműködését.

A fotonikus kristályok története

Történelmileg a háromdimenziós rácsokon való fotonszórás elmélete a ~0,01-1 nm hullámhosszúságtól indult intenzíven kifejlődésbe, amely a röntgentartományba esik, ahol a fotonikus kristály csomópontjai maguk az atomok. 1986-ban Eli Yablonovich, a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetem munkatársa felvetette egy, a közönséges kristályokhoz hasonló háromdimenziós dielektromos szerkezet létrehozásának ötletét, amelyben egy bizonyos spektrumsáv elektromágneses hullámai nem terjedhetnek. Az ilyen struktúrákat fotonikus sávrés szerkezeteknek vagy fotonikus kristályoknak nevezik. Öt évvel később ilyen fotonikus kristályt készítettek milliméteres lyukak fúrásával egy nagy törésmutatójú anyagba. Egy ilyen mesterséges kristály, amely később a Yablonovite nevet kapta, nem sugárzott át milliméteres hullámú sugárzást, és valójában egy sávrésű fotonikus szerkezetet valósított meg (egyébként a fázisos antennatömbök is besorolhatók ugyanabba a fizikai objektumok osztályába).

Azok a fotonikus szerkezetek, amelyekben az elektromágneses (különösen az optikai) hullámok terjedése egy bizonyos frekvenciasávban egy, két vagy három irányban, felhasználható optikai integrált eszközök létrehozására ezen hullámok szabályozására. Jelenleg a fotonikus struktúrák ideológiája alapozza meg a küszöb nélküli félvezető lézereket, a ritkaföldfém-ionokon alapuló lézereket, a nagy Q rezonátorokat, az optikai hullámvezetőket, a spektrális szűrőket és a polarizátorokat. Ma már több mint kéttucat országban, köztük Oroszországban is folynak fotonikus kristályokkal kapcsolatos kutatások, és ugrásszerűen növekszik az e területen megjelent publikációk, valamint a szimpóziumok és tudományos konferenciák és iskolák száma.

A fotonikus kristályban végbemenő folyamatok megértéséhez összehasonlítható egy félvezető kristállyal, és a fotonok terjedését a töltéshordozók - elektronok és lyukak - mozgásával. Például az ideális szilíciumban az atomok gyémántszerű kristályszerkezetben helyezkednek el, és a szilárd anyagok sávelmélete szerint a töltött hordozók, a kristályon keresztül terjedve, kölcsönhatásba lépnek az atommagok periodikus térpotenciáljával. Ez az oka a megengedett és tiltott sávok kialakulásának - a kvantummechanika tiltja az elektronok létezését, amelyek energiája megfelel a bandgapnek nevezett energiatartománynak. A hagyományos kristályokhoz hasonlóan a fotonikus kristályok is nagyon szimmetrikus egységcella-struktúrát tartalmaznak. Sőt, ha egy közönséges kristály szerkezetét az atomok helyzete határozza meg a kristályrácsban, akkor a fotonikus kristály szerkezetét a közeg dielektromos állandójának periodikus térbeli modulációja határozza meg (a modulációs skála a hullámhosszhoz hasonlítható). a kölcsönható sugárzás).

Fotonikus vezetők, szigetelők, félvezetők és szupravezetők

Folytatva az analógiát, a fotonikus kristályokat vezetőkre, szigetelőkre, félvezetőkre és szupravezetőkre oszthatjuk.

A fotonikus vezetők széles felbontású sávokkal rendelkeznek. Ezek átlátszó testek, amelyekben a fény nagy távolságot tesz meg anélkül, hogy elnyelné. A fotonikus kristályok egy másik osztálya, a fotonikus szigetelők széles sávrésekkel rendelkeznek. Ezt a feltételt például a széles hatótávolságú többrétegű dielektromos tükrök teljesítik. A hagyományos átlátszatlan közegekkel ellentétben, amelyekben a fény gyorsan hővé bomlik, a fotonikus szigetelők nem nyeli el a fényt. Ami a fotonikus félvezetőket illeti, szűkebb a sávszélességük, mint a szigetelőké.

A fotonikus kristály hullámvezetőket fotonikus textíliák készítésére használják (a képen). Az ilyen textíliák most jelentek meg, és még alkalmazási területe sem teljesen ismert. Használható például interaktív ruházat készítésére, vagy puha kijelzőre

Fotó: emt-photoniccrystal.blogspot.com

Annak ellenére, hogy a fotonikus sávok és a fotonikus kristályok gondolata csak az elmúlt néhány évben honosodott meg az optikában, a fizikusok már régóta ismerték a törésmutatóban rétegesen változó szerkezetek tulajdonságait. Az ilyen szerkezetek egyik első, gyakorlatilag fontos alkalmazása az egyedi optikai jellemzőkkel rendelkező bevonatok előállítása volt, melyeket nagy hatékonyságú spektrális szűrők létrehozására és az optikai elemek nem kívánt visszaverődésének csökkentésére használtak (az ilyen optikát bevont optikának nevezik), valamint dielektromos tükrök gyártása, amelyek visszaverőképessége közel van 100%. Az 1D fotonikus szerkezetek további jól ismert példái közé tartoznak az elosztott visszacsatolású félvezető lézerek, valamint a fizikai paraméterek (profil vagy törésmutató) periodikus longitudinális modulációjával rendelkező optikai hullámvezetők.

Ami a közönséges kristályokat illeti, a természet nagyon nagylelkűen ad nekünk. A fotonikus kristályok nagyon ritkák a természetben. Ezért, ha ki akarjuk aknázni a fotonikus kristályok egyedi tulajdonságait, kénytelenek vagyunk különböző termesztési módszereket kidolgozni.

Hogyan neveljünk fotonikus kristályt

A látható hullámhossz-tartományban háromdimenziós fotonikus kristály létrehozása az elmúlt tíz évben az egyik legfontosabb anyagtudományi prioritás maradt, amelyhez a legtöbb kutató két alapvetően eltérő megközelítésre összpontosított. Egyikük a magsablon módszert – a sablonmódszert – használja. Ez a módszer megteremti a szintetizált nanorendszerek önszerveződésének előfeltételeit. A második módszer a nanolitográfia.

Az első csoportba tartozó módszerek közül azok a legelterjedtebbek, amelyek monodiszperz kolloid gömböket használnak sablonként periodikus pórusrendszerű szilárd anyagok létrehozására. Ezek a módszerek lehetővé teszik fémek, nemfémek, oxidok, félvezetők, polimerek stb. alapú fotonikus kristályok előállítását. Az első szakaszban a hasonló méretű kolloid gömböket egységesen háromdimenziós (néha kétdimenziós) keretek formájában „csomagolják”, amelyek később sablonként, a természetes opál analógjaként működnek. A második szakaszban a sablon szerkezetében lévő üregeket folyadékkal impregnálják, amely ezt követően különböző fizikai-kémiai hatások hatására szilárd keretté alakul. A sablon üregeinek anyaggal való feltöltésének egyéb módszerei az elektrokémiai módszerek vagy a CVD (Chemical Vapor Deposition) módszer.

Az utolsó szakaszban a sablont (kolloid gömböket) eltávolítják oldódási vagy termikus bomlási eljárásokkal, természetétől függően. Az így létrejövő struktúrákat gyakran az eredeti kolloid kristályok fordított replikáinak vagy "fordított opáloknak" nevezik.

A gyakorlati felhasználás érdekében a fotonikus kristályban a hibamentes területek nem haladhatják meg az 1000 μm2-t. Ezért a kvarc és a polimer gömb alakú részecskék rendezésének problémája az egyik legfontosabb a fotonikus kristályok létrehozásakor.

A módszerek második csoportjában az egyfotonos fotolitográfia és a kétfotonos fotolitográfia 200 nm-es felbontású háromdimenziós fotonikus kristályok létrehozását teszi lehetővé, és kihasználja egyes anyagok, például polimerek tulajdonságait, amelyek érzékenyek az egy-, ill. kétfotonos besugárzás, és megváltoztathatják tulajdonságaikat, ha ennek a sugárzásnak vannak kitéve. Az elektronsugaras litográfia drága, de gyors módszer a kétdimenziós fotonikus kristályok előállítására. Ennél a módszernél egy fotoreziszt, amely megváltoztatja tulajdonságait, ha elektronsugárral érintkezik, meghatározott helyeken besugározzák a sugárral, hogy térbeli maszkot képezzenek. A besugárzás után a fotoreziszt egy részét lemossák, a fennmaradó részt pedig maszkként használják maratáshoz a következő technológiai ciklusban. Ennek a módszernek a maximális felbontása 10 nm. Az ionsugaras litográfia elvileg hasonló, de az elektronsugár helyett ionnyalábot használnak. Az ionsugaras litográfia előnyei az elektronsugaras litográfiával szemben, hogy a fotoreziszt érzékenyebb az ionsugarakra, mint az elektronsugarakra, és nincs "közelségi effektus", amely korlátozza az elektronsugaras litográfiában a lehető legkisebb területméretet.

Hadd említsünk meg néhány további fotonikus kristálytenyésztési módszert is. Ide tartoznak a fotonikus kristályok spontán képződésének módszerei, a maratási módszerek és a holografikus módszerek.

Fotonikus jövő

A jóslatok készítése éppoly veszélyes, mint csábító. A fotonikus kristályeszközök jövőjére vonatkozó előrejelzések azonban nagyon optimisták. A fotonikus kristályok felhasználási köre gyakorlatilag kimeríthetetlen. Jelenleg a világpiacon már megjelentek (vagy a közeljövőben fognak megjelenni) a fotonikus kristályok egyedi tulajdonságait felhasználó eszközök vagy anyagok. Ezek fotonikus kristályokkal rendelkező lézerek (alacsony küszöbű és küszöb nélküli lézerek); fotonikus kristályokon alapuló hullámvezetők (kompaktabbak és kisebb a veszteségük a hagyományos szálakhoz képest); negatív törésmutatójú anyagok, amelyek lehetővé teszik a fény fókuszálását a hullámhossznál kisebb pontra; a fizikusok álma a szuperprizmák; optikai tároló és logikai eszközök; fotonikus kristályokon alapuló kijelzők. A fotonikus kristályok színmanipulációt is végeznek. Már kifejlesztettek egy hajlítható, nagy formátumú, nagy spektrális tartományú fotonikus kristályokon működő kijelzőt - az infravörös sugárzástól az ultraibolya sugárzásig, amelyben minden pixel egy fotonikus kristály - szilícium mikrogömbök tömbje, amelyek a térben, szigorúan meghatározott módon helyezkednek el. Fotonikus szupravezetők készülnek. Az ilyen szupravezetők optikai hőmérséklet-érzékelők létrehozására használhatók, amelyek viszont nagy frekvencián működnek, és fotonikus szigetelőkkel és félvezetőkkel kombinálhatók.

Az ember még csak tervezi a fotonikus kristályok technológiai felhasználását, de a tengeri egér (Aphrodite aculeata) már régóta használja ezeket a gyakorlatban. Ennek a féregnek a szőrének olyan kifejezett irizáló jelensége van, hogy képes szelektíven visszaverni a fényt, közel 100%-os hatékonysággal a spektrum teljes látható tartományában - a vöröstől a zöldig és a kékig. Egy ilyen speciális „fedélzeti” optikai számítógép segítségével ez a féreg akár 500 méteres mélységben is életben maradhat.Biztosan kijelenthetjük, hogy az emberi intelligencia sokkal tovább megy a fotonikus kristályok egyedülálló tulajdonságainak felhasználásában.

A fotonikus kristályok szokatlan tulajdonságainak hatalmas számú munkája és a közelmúltban monográfiák foglalkoznak. Emlékezzünk vissza, hogy a fotonikus kristályok azok a mesterséges közegek, amelyekben a dielektromos paraméterek (értsd: törésmutató) periodikus változása miatt a terjedő elektromágneses hullámok (fény) tulajdonságai hasonlóvá válnak a valódi kristályokban terjedő elektronok tulajdonságaihoz. Ennek megfelelően a „fotonikus kristály” kifejezés a fotonok és az elektronok közötti hasonlóságot hangsúlyozza. A fotonok tulajdonságainak kvantálása oda vezet, hogy a fotonkristályban terjedő elektromágneses hullám spektrumában tiltott sávok jelenhetnek meg, amelyekben a fotonok állapotsűrűsége nulla.

Egy abszolút sávszélességű háromdimenziós fotonikus kristályt először a mikrohullámú tartományban lévő elektromágneses hullámokhoz valósítottak meg. Az abszolút sávrés megléte azt jelenti, hogy egy adott frekvenciasávban az elektromágneses hullámok nem terjedhetnek egy adott kristályban semmilyen irányban, mivel azoknak a fotonoknak az állapotsűrűsége, amelyek energiája ennek a frekvenciasávnak felel meg, a kristály bármely pontján nulla. A valódi kristályokhoz hasonlóan a fotonikus kristályok is lehetnek vezetők, félvezetők, szigetelők és szupravezetők a sávköz jelenlétét és tulajdonságait tekintve. Ha egy fotonikus kristály sávközében „hibák” vannak, akkor lehetséges a foton „befogása” a „hibával”, hasonlóan ahhoz, ahogyan egy elektront vagy lyukat befog egy megfelelő szennyeződés, amely a sáv sávjában helyezkedik el. félvezető.

Az ilyen terjedő hullámokat, amelyek energiája a sávközön belül helyezkedik el, hibamódusoknak nevezzük.

fotonikus kristály metaanyagtörés

Amint már említettük, a fotonikus kristályok szokatlan tulajdonságai akkor figyelhetők meg, ha a kristály elemi cellájának méretei a benne terjedő hullám hosszának nagyságrendjébe esnek. Nyilvánvaló, hogy a látható fény tartományában ideális fotonikus kristályok csak szubmikronos technológiákkal állíthatók elő. A modern tudomány és technológia színvonala lehetővé teszi ilyen háromdimenziós kristályok létrehozását.

A fotonikus kristályok felhasználási területe igen sok - optikai leválasztók, optikai kapuk, kapcsolók, multiplexerek stb. Gyakorlati szempontból az egyik rendkívül fontos szerkezet a fotonikus kristály optikai szálak. Először egy sűrű csomagban összegyűjtött üvegkapillárisokból készültek, amelyeket azután hagyományos burkolatnak vetettek alá. Az eredmény egy optikai szál, amely szabályosan elhelyezett lyukakat tartalmazott, amelyek jellemző mérete körülbelül 1 mikron. Ezt követően különféle konfigurációjú és eltérő tulajdonságú optikai fotonikus kristály fényvezetőket kaptunk (9. ábra).

Az Orosz Tudományos Akadémia Rádiótechnikai és Elektronikai Intézetében és Száloptikai Tudományos Központjában új fúrási módszert dolgoztak ki fotonikus kristály fényvezetők létrehozására. Először egy vastag kvarc munkadarabba bármilyen mátrixú mechanikus lyukakat fúrtak, majd megrajzolták a munkadarabot. Az eredmény egy kiváló minőségű fotonikus kristályszál lett. Az ilyen fényvezetőkben könnyen lehet különböző formájú és méretű hibákat létrehozni, így bennük egyszerre több fénymód gerjeszthető, melyek frekvenciája a fotonikus kristály sávközében van. A hibák különösen üreges csatorna formájában jelentkezhetnek, így a fény nem kvarcban, hanem a levegőben terjed, ami jelentősen csökkentheti a veszteségeket a fotonikus kristály fényvezetők hosszú szakaszaiban. A látható és infravörös sugárzás terjedését a fotonikus kristály fényvezetőkben különféle fizikai jelenségek kísérik: Raman-szórás, harmonikus keveredés, harmonikus generálás, ami végső soron szuperkontinuum keletkezéséhez vezet.

A fizikai hatások és a lehetséges alkalmazások tanulmányozása szempontjából nem kevésbé érdekesek az egy- és kétdimenziós fotonikus kristályok. Szigorúan véve ezek a struktúrák nem fotonikus kristályok, de ilyennek tekinthetők, amikor az elektromágneses hullámok bizonyos irányban terjednek. Egy tipikus egydimenziós fotonikus kristály egy többrétegű periodikus szerkezet, amely legalább két, egymástól nagyon eltérő törésmutatójú anyag rétegeiből áll. Ha egy elektromágneses hullám a normál mentén terjed, akkor egy ilyen szerkezetben bizonyos frekvenciákhoz sávrés jelenik meg. Ha a szerkezet egyik rétegét a többitől eltérő törésmutatójú anyagra cseréljük, vagy az egyik réteg vastagságát megváltoztatjuk, akkor az ilyen réteg olyan hiba lesz, amely képes megfogni a sávközben lévő hullámot. .

A mágneses hibás réteg jelenléte egy dielektromos, nem mágneses szerkezetben a hullám Faraday-forgásának többszörös növekedéséhez vezet, amikor egy ilyen szerkezetben terjed, és növeli a közeg optikai átlátszóságát.

Általánosságban elmondható, hogy a mágneses rétegek jelenléte a fotonikus kristályokban jelentősen megváltoztathatja tulajdonságaikat, elsősorban a mikrohullámú tartományban. A tény az, hogy a mikrohullámú tartományban a ferromágnesek mágneses permeabilitása egy bizonyos frekvenciasávban negatív, ami megkönnyíti a metaanyagok létrehozásában való felhasználásukat. Az ilyen anyagok fémes, nem mágneses rétegekkel vagy egyedi vezetőkből álló szerkezetekkel vagy periodikus vezetőszerkezetekkel történő összekapcsolásával negatív mágneses és dielektromos állandókkal rendelkező szerkezetek állíthatók elő. Példa erre az Orosz Tudományos Akadémia Rádiótechnikai és Elektronikai Intézetében létrehozott struktúrák, amelyeket a magnetosztatikus spinhullámok „negatív” visszaverődésének és fénytörésének kimutatására terveztek. Ez a szerkezet ittrium-vas gránát film, amelynek felületén fémvezetők találhatók. A vékony ferromágneses filmekben terjedő magnetosztatikus spinhullámok tulajdonságai erősen függnek a külső mágneses tértől. Általános esetben az ilyen hullámok egyik fajtája a visszafelé irányuló hullám, így a hullámvektor és a Mutatóvektor skaláris szorzata ennél a hullámtípusnál negatív.

A visszafelé irányuló hullámok létezése a fotonikus kristályokban magának a kristálynak a tulajdonságainak periodicitásából is adódik. Különösen azoknál a hullámoknál, amelyek hullámvektorai az első Brillouin zónában vannak, a terjedési feltétel teljesülhet, mint a közvetlen hullámoknál, és ugyanazon hullámoknál a második Brillouin zónában - mint a visszafelé irányuló hullámoknál. A metaanyagokhoz hasonlóan a fotonikus kristályok is szokatlan tulajdonságokat mutathatnak a terjedő hullámokban, például „negatív” fénytörést.

A fotonikus kristályok azonban olyan metaanyagok lehetnek, amelyeknél a „negatív” fénytörés jelensége nem csak a mikrohullámú, hanem az optikai frekvencia tartományban is lehetséges. Kísérletek megerősítik a „negatív” fénytörés létezését fotonikus kristályokban olyan hullámok esetében, amelyek frekvenciája magasabb, mint a Brillouin-zóna közepe közelében lévő első sávköz frekvenciája. Ennek oka a negatív csoportsebesség, és ennek következtében a hullám negatív törésmutatója. Valójában ebben a frekvenciatartományban a hullámok megfordulnak.

A fotonikus kristályok (PC-k) olyan szerkezetek, amelyeket a tér dielektromos állandójának periodikus változása jellemez. A PC-k optikai tulajdonságai nagyon különböznek a folyamatos adathordozók optikai tulajdonságaitól. A fotonikus kristályon belüli sugárzás terjedése a közeg periodicitása miatt hasonlóvá válik egy közönséges kristályon belüli elektron mozgásához, periodikus potenciál hatására. Ennek eredményeként a fotonikus kristályokban lévő elektromágneses hullámok sávspektruma és koordinátafüggése hasonló a közönséges kristályokban lévő elektronok Bloch-hullámaihoz. Bizonyos körülmények között a PC-k sávszerkezetében rések keletkeznek, hasonlóan a természetes kristályok tiltott elektronikus sávjaihoz. A konkrét tulajdonságoktól (az elemek anyaga, mérete és rácsperiódusa) függően teljesen tiltott frekvenciazónák, amelyekre a sugárzás terjedése polarizációjától és irányától függetlenül lehetetlen, valamint részben tiltott (stop zónák), ​​amelyekben eloszlás csak a kiválasztott irányokban lehetséges.

A fotonikus kristályok mind alapvető szempontból, mind számos alkalmazás szempontjából érdekesek. Fotonikus kristályokra alapozva optikai szűrőket, hullámvezetőket (különösen száloptikai kommunikációs vonalakban) és a hősugárzás szabályozását lehetővé tevő eszközöket hoznak létre és fejlesztenek; a fotonikus kristályokon alapuló csökkentett szivattyúküszöbű lézerterveket javasoltak.

A reflexiós, átviteli és abszorpciós spektrum megváltoztatásán túlmenően a fém-dielektromos fotonikus kristályok fotonikus állapotuk fajlagos sűrűségével rendelkeznek. A megváltozott állapotsűrűség jelentősen befolyásolhatja a fotonikus kristály belsejében elhelyezett atom vagy molekula gerjesztett állapotának élettartamát, és ennek következtében megváltoztathatja a lumineszcencia jellegét. Például, ha egy fotonikus kristályban elhelyezkedő indikátormolekulában az átmeneti frekvencia a sávrésbe esik, akkor ezen a frekvencián a lumineszcencia elnyomódik.

Az FC-k három típusra oszthatók: egydimenziós, kétdimenziós és háromdimenziós.

Egy-, két- és háromdimenziós fotonikus kristályok. A különböző színek különböző dielektromos állandójú anyagoknak felelnek meg.

A különböző anyagokból készült váltakozó rétegű FC-k egydimenziósak.

Egy lézerben Bragg többrétegű tükörként használt egydimenziós PC elektronképe.

A kétdimenziós PC-k geometriája változatosabb lehet. Ilyenek például a végtelen hosszúságú hengersorok (keresztméretük sokkal kisebb, mint a hosszantié) vagy a hengeres furatok periodikus rendszerei.

Kétdimenziós előre és inverz fotonikus kristályok elektronikus képei háromszögrácstal.

A háromdimenziós PC-k felépítése igen változatos. Ebben a kategóriában a leggyakoribbak a mesterséges opálok - a gömb alakú diffúzorok rendezett rendszerei. Az opáloknak két fő típusa van: közvetlen és inverz opál. A közvetlen opálról a fordított opálra való átmenet úgy történik, hogy az összes gömb alakú elemet üregekkel (általában levegővel) helyettesítik, miközben az üregek közötti teret valamilyen anyaggal töltik ki.

Az alábbiakban a PC felülete látható, amely egy egyenes opál, önszerveződő gömb alakú polisztirol mikrorészecskékre épülő köbös ráccsal.

A PC belső felülete önszerveződő gömb alakú polisztirol mikrorészecskékre épülő köbös ráccsal.

A következő szerkezet egy többlépéses kémiai folyamat eredményeként szintetizált inverz opál: polimer gömb alakú részecskék önszerveződése, a keletkező anyag üregeinek anyaggal való impregnálása és a polimer mátrix eltávolítása kémiai maratással.

Kvarc inverz opál felülete. A fénykép pásztázó elektronmikroszkóppal készült.

A háromdimenziós PC-k másik típusa a rönkpálca típusú szerkezet, amelyet általában derékszögben keresztezett négyszögletes paralelepipedonok alkotnak.

Fém paralelepipedonokból készült FC elektronikus fényképe.

Gyártási módszerek

Az FC-k gyakorlati alkalmazását jelentősen korlátozza az univerzális és egyszerű gyártási módszerek hiánya. Napjainkban számos megközelítést alkalmaztak az FC létrehozására. A két fő megközelítést az alábbiakban ismertetjük.

Ezek közül az első az úgynevezett önszerveződési vagy önszerveződési módszer. A fotonikus kristály önszerveződéséhez kolloid részecskéket használnak (leggyakoribbak a monodiszperz szilícium vagy polisztirol részecskék), amelyek folyadékban helyezkednek el, és a folyadék elpárolgása során a térfogatban ülepednek. Ahogy egymásra „lerakódnak”, háromdimenziós PC-t alkotnak, és a körülményektől függően lapközpontú köbös vagy hatszögletű kristályrácsba rendeződnek. Ez a módszer meglehetősen lassú, az FC kialakulása több hétig is eltarthat. Hátrányai közé tartozik az is, hogy a leválasztási folyamat során fellépő hibák rosszul szabályozhatók.

Az önszerelő módszer egyik változata az úgynevezett méhsejt módszer. Ez a módszer magában foglalja a részecskéket tartalmazó folyadékot kis pórusokon átszűrve, és lehetővé teszi a PC-k kialakulását olyan sebességgel, amelyet a folyadék áramlási sebessége határoz meg ezeken a pórusokon. A hagyományos felhordási módszerhez képest ez a módszer sokkal gyorsabb, azonban használatakor nagyobb a hibák százaléka.

A leírt módszerek előnyei közé tartozik, hogy lehetővé teszik nagy méretű (akár több négyzetcentiméteres) PC-minták képzését is.

A PC-k előállításának második legnépszerűbb módszere a maratási módszer. A 2D PC-k gyártásához általában különféle maratási módszereket használnak. Ezek a módszerek egy dielektrikum vagy fém felületén kialakított, a maratási terület geometriáját meghatározó fotoreziszt maszk (amely például egy félgömb tömböt határoz meg) használatán alapulnak. Ez a maszk szabványos fotolitográfiás módszerrel állítható elő, amelyet közvetlenül a minta felületének fotoreziszttel történő kémiai marása követ. Ebben az esetben ennek megfelelően azokon a területeken, ahol a fotoreziszt található, a fotoreziszt felület marása, a fotoreziszt nélküli területeken pedig a dielektrikum vagy a fém marása következik be. A folyamat a kívánt maratási mélység eléréséig folytatódik, majd a fotorezisztet lemossuk.

Ennek a módszernek a hátránya a fotolitográfiai eljárás alkalmazása, melynek legjobb térbeli felbontását a Rayleigh-kritérium határozza meg. Ezért ez a módszer alkalmas sávszélességű PC-k létrehozására, amelyek általában a spektrum közeli infravörös tartományában találhatók. Leggyakrabban a szükséges felbontás eléréséhez a fotolitográfia és az elektronsugaras litográfia kombinációját alkalmazzák. Ez a módszer egy drága, de rendkívül pontos módszer kvázi kétdimenziós PC-k előállítására. Ebben a módszerben egy fotoreziszt, amely megváltoztatja tulajdonságait, ha elektronsugárral érintkezik, meghatározott helyeken besugározzák, hogy térbeli maszkot képezzenek. A besugárzás után a fotoreziszt egy részét lemossák, a fennmaradó részt pedig maszkként használják maratáshoz a következő technológiai ciklusban. Ennek a módszernek a maximális felbontása körülbelül 10 nm.

Párhuzamok az elektrodinamika és a kvantummechanika között

A Maxwell-egyenletek bármely megoldása lineáris közeg esetén, szabad töltések és áramforrások hiányában ábrázolható időharmonikus függvények szuperpozíciójaként, amelyek frekvenciától függően összetett amplitúdójúak: , ahol van vagy , vagy .

Mivel a mezők valósok, akkor , és időben harmonikus függvények szuperpozíciójaként írható fel pozitív frekvenciával: ,

A harmonikus függvények figyelembevétele lehetővé teszi, hogy áttérjünk a Maxwell-egyenletek frekvenciaformájára, amely nem tartalmaz idő deriváltokat: ,

ahol az ezekben az egyenletekben szereplő mezők időfüggését a következőképpen ábrázoljuk: . Feltételezzük, hogy a közeg izotróp, a mágneses permeabilitás pedig .

A mezőt explicit módon kifejezve, a forgórészt az egyenletek mindkét oldaláról vesszük, és a második egyenletet behelyettesítjük az elsőbe, így kapjuk:

hol van a fény sebessége vákuumban.

Más szavakkal, egy sajátérték problémánk van:

az üzemeltető számára

ahol a függőséget a vizsgált szerkezet határozza meg.

Az eredményül kapott operátor sajátfüggvényeinek (módusainak) meg kell felelniük a feltételnek

Található mint

Ebben az esetben a feltétel automatikusan teljesül, mivel a rotor divergenciája mindig nulla.

Az operátor lineáris, ami azt jelenti, hogy a sajátérték-probléma megoldásainak bármely, azonos frekvenciájú lineáris kombinációja is megoldás lesz. Megmutatható, hogy ebben az esetben az operátor hermitikus, azaz bármilyen vektorfüggvényre

ahol a skaláris szorzat úgy van definiálva

Mivel az operátor hermitikus, ebből következik, hogy sajátértékei valósak. Az is kimutatható, hogy 0" align="absmiddle"> esetén a sajátértékek nem negatívak, ezért a frekvenciák valósak.

A különböző frekvenciáknak megfelelő sajátfüggvények skaláris szorzata mindig nullával egyenlő. Egyenlő frekvenciák esetén ez nem feltétlenül így van, de mindig csak olyan sajátfüggvények lineáris kombinációival dolgozhatunk, amelyek egymásra merőlegesek. Sőt, a Hermitiánus operátor egymásra merőleges sajátfüggvényeiből mindig lehet bázist építeni.

Ha éppen ellenkezőleg, a mezőt kifejezésekkel fejezzük ki, akkor általánosított sajátérték-problémát kapunk:

amelyben operátorok már jelen vannak az egyenlet mindkét oldalán (és az egyenlet bal oldalán lévő operátorral való osztás után nem hermitikussá válik). Bizonyos esetekben ez a készítmény kényelmesebb.

Vegye figyelembe, hogy amikor sajátértékeket cserél az egyenletben, az új megoldás a frekvenciának felel meg. Ezt a tényt skálázhatóságnak nevezik, és nagy gyakorlati jelentősége van. A mikron nagyságrendű jellemző méretű fotonikus kristályok előállítása technikailag nehéz. Tesztelési célból azonban lehetőség van egy centiméteres nagyságrendű periódusú és elemméretű fotonikus kristály modelljének elkészítésére, amely centiméteres üzemmódban működne (ebben az esetben olyan anyagokat kell használni, amelyek megközelítőleg azonos dielektromos állandóval rendelkeznek, mint a szimulált anyagok a centiméteres frekvenciatartományban).

Vonjunk analógiát a fent leírt elmélet és a kvantummechanika között. A kvantummechanikában olyan skaláris hullámfüggvényt tekintünk, amely összetett értékeket vesz fel. Az elektrodinamikában ez vektor, és a komplex függőséget csak a kényelem miatt vezetjük be. Ennek a ténynek a következménye különösen az, hogy a fotonkristályban lévő fotonok sávszerkezetei eltérőek lesznek a különböző polarizációjú hullámok esetében, ellentétben az elektronok sávszerkezetével.

Mind a kvantummechanikában, mind az elektrodinamikában megoldódik a Hermitiánus operátor sajátértékeinek problémája. A kvantummechanikában a hermitikus operátorok a megfigyelhető mennyiségeknek felelnek meg.

És végül a kvantummechanikában, ha az operátort összegként ábrázoljuk, a sajátérték-egyenlet megoldása így írható fel, vagyis a feladat három egydimenziósra szakad. Az elektrodinamikában ez lehetetlen, mivel a kezelő mindhárom koordinátát „összekapcsolja”, még akkor is, ha el vannak választva. Emiatt az elektrodinamikában csak nagyon korlátozott számú problémára állnak rendelkezésre analitikai megoldások. Különösen az egydimenziós PC-k esetében találhatók pontos analitikai megoldások a PC-k sávspektrumára. Éppen ezért a numerikus modellezés fontos szerepet játszik a fotonikus kristályok tulajdonságainak kiszámításában.

Zóna szerkezet

A fotonikus kristályt a funkció periodicitása jellemzi:

Egy tetszőleges fordítási vektor, amely a következőképpen ábrázolható

ahol a primitív transzlációs vektorok és az egész számok.

A Bloch-tétel szerint egy operátor sajátfüggvényei úgy választhatók meg, hogy síkhullám alakúak legyenek, megszorozva az FC-vel azonos periodicitású függvénnyel:

ahol egy periodikus függvény. Ebben az esetben az értékeket úgy lehet kiválasztani, hogy azok az első Brillouin zónához tartozzanak.

Ezt a kifejezést behelyettesítve a megfogalmazott sajátérték-problémába, megkapjuk a sajátérték-egyenletet

A sajátfüggvényeknek periodikusnak kell lenniük, és meg kell felelniük a feltételnek.

Megmutatható, hogy minden vektorérték egy végtelen módushalmaznak felel meg diszkrét frekvenciakészlettel, amelyeket növekvő sorrendben számozunk az indexszel. Mivel az operátor folyamatosan függ a -tól, a frekvencia fix index mellett is folyamatosan függ. A folyamatos függvények halmaza alkotja a PC sávszerkezetét. A PC sávszerkezetének tanulmányozása lehetővé teszi, hogy információt szerezzünk annak optikai tulajdonságairól. Bármilyen további szimmetria jelenléte az FC-ben lehetővé teszi, hogy a Brillouin-zóna egy bizonyos alrégiójára korlátozzuk magunkat, amelyet irreducibilisnek nevezünk. Az ebbe az irreducibilis zónába tartozó megoldások a teljes Brillouin zóna megoldásait reprodukálják.

Balra: Kétdimenziós fotonikus kristály, amely négyzetrácsba csomagolt hengerekből áll. Jobbra: Az első Brillouin zóna, amely egy négyzetrácsnak felel meg. A kék háromszög az irreducibilis Brillouin zónának felel meg. G, MÉs x- nagy szimmetriapontok négyzetrácsnál.

Azokat a frekvenciaintervallumokat, amelyeknek semmilyen módus nem felel meg a hullámvektor tényleges értékének, sávköznek nevezzük. Az ilyen zónák szélessége növekszik a fotonikus kristály dielektromos állandójának kontrasztjának növekedésével (a fotonikus kristály alkotóelemeinek dielektromos állandóinak aránya). Ha egy ilyen fotonikus kristály belsejében a sávszélességen belüli frekvenciájú sugárzás keletkezik, az nem tud benne terjedni (ez a hullámvektor komplex értékének felel meg). Egy ilyen hullám amplitúdója exponenciálisan csökken a kristály belsejében (evanszcens hullám). Ez az alapja a fotonikus kristály egyik tulajdonságának: a spontán emisszió szabályozásának (különösen annak elnyomásának) képességének. Ha ilyen sugárzás kívülről esik a fotonikus kristályra, akkor az teljesen visszaverődik a fotonikus kristályról. Ez az effektus az alapja a fotonikus kristályok fényvisszaverő szűrőkhöz, valamint az erősen visszaverő falú rezonátorok és hullámvezetők használatának.

Az alacsony frekvenciájú módok általában nagy dielektromos állandójú rétegekben koncentrálódnak, míg a nagyfrekvenciás módok főleg alacsonyabb dielektromos állandójú rétegekben koncentrálódnak. Ezért az első zónát gyakran dielektromosnak, a következőt pedig levegőnek nevezik.

Egydimenziós PC sávszerkezete, amely a rétegekre merőleges hullámterjedésnek felel meg. Mindhárom esetben minden réteg vastagsága 0,5 a, Ahol a- FC időszak. Balra: Minden rétegnek ugyanaz a dielektromos állandója ε = 13. Középpont: a váltakozó rétegek dielektromos állandójának értékei vannak ε = 12 és ε = 13. Jobbra: ε = 1 és ε = 13.

A háromnál kisebb méretű PC esetében nincs teljes sávszélesség minden irányban, ami annak a következménye, hogy van egy vagy két irány, amelyek mentén a PC homogén. Intuitív módon ez azzal magyarázható, hogy ezen irányok mentén a hullám nem tapasztal többszörös visszaverődést, amely a sávközök kialakulásához szükséges.

Ennek ellenére lehetőség van egydimenziós PC-k létrehozására, amelyek bármilyen szögben visszaverik a PC-re érkező hullámokat.

Egydimenziós PC sávszerkezete ponttal a, amelyben a váltakozó rétegek vastagsága 0,2 aés 0,8 a, dielektromos állandójuk pedig ε = 13 és ε = 1 rendre. Az ábra bal oldala a rétegekre merőleges hullámterjedés irányának felel meg (0, 0, k z), a jobb oldali pedig a rétegek mentén (0, k y, 0). A tiltott zóna csak a rétegekre merőleges irányban létezik. Vegye figyelembe, hogy mikor k y > 0, a degeneráció két különböző polarizáció esetén megszűnik.

Az alábbiakban egy opál geometriájú PC sávszerkezete látható. Látható, hogy ez a PC körülbelül 1,5 μm hullámhossznál teljes sávrésszel és egy stopsávval rendelkezik, 2,5 μm hullámhosszon a visszaverődési maximummal. A szilíciummátrix maratási idejének megváltoztatásával az inverz opálgyártás egyik szakaszában, és ezáltal a gömbök átmérőjének változtatásával elérhető a sávrés lokalizációja egy bizonyos hullámhossz-tartományban. A szerzők megjegyzik, hogy a távközlési technológiákban hasonló jellemzőkkel rendelkező szerkezet alkalmazható. A sávszélességű sugárzás a PC köteten belül lokalizálható, és a szükséges csatorna biztosításával gyakorlatilag veszteség nélkül terjedhet. Ilyen csatorna kialakítható például egy fotonikus kristály elemeinek egy bizonyos vonal mentén történő eltávolításával. Amikor a csatorna meg van hajlítva, az elektromágneses hullám a mozgás irányát is megváltoztatja, megismételve a csatorna alakját. Így egy ilyen PC-t átviteli egységként kell használni a kibocsátó eszköz és a jelet feldolgozó optikai mikrochip között.

A kísérletileg mért GL irányú reflexiós spektrum és az inverz szilícium (Si) opál síkhullám-tágulása alapján számított sávszerkezetének összehasonlítása egy lapközéppontos köbös ráccsal (az első Brillouin zóna a betétben látható). A szilícium térfogata 22%. Rácsperiódus 1,23 µm

Az egydimenziós PC-k esetében a legkisebb dielektromos állandó kontraszt is elegendő egy sávrés kialakításához. Úgy tűnik, hogy a háromdimenziós dielektromos PC-k esetében hasonló következtetést vonhatunk le: feltételezzük a teljes sávköz jelenlétét, bármilyen kicsi is legyen a dielektromos állandó kontrasztja abban az esetben, ha a Brillouin zóna határán a vektor minden irányban azonos modulusokkal rendelkezik (ami egy gömb alakú Brillouin zónának felel meg). A gömb alakú Brillouin zónával rendelkező háromdimenziós kristályok azonban nem léteznek a természetben. Általában meglehetősen összetett sokszög alakú. Így kiderül, hogy a különböző irányú sávhézagok különböző frekvenciákon léteznek. Csak ha a dielektromos kontraszt elég nagy, akkor a különböző irányú sávok átfedik egymást, és minden irányban teljes sávrést képezhetnek. A gömb alakúhoz legközelebb álló (és így a Bloch-vektor irányától leginkább független) az arc-központú köbös (FCC) és a gyémánt rácsok első Brillouin-zónája, így az ilyen szerkezetű háromdimenziós PC-k a legalkalmasabbak egy összkép kialakítására. sáv rés a spektrumban. Ugyanakkor az ilyen PC-k spektrumában a teljes sávközök megjelenéséhez nagy dielektromos állandó kontrasztra van szükség. Ha a relatív résszélességet -vel jelöljük, akkor az 5\%" align="absmiddle"> kontraszt érték eléréséhez a gyémánt és az fcc rácsok esetében szükséges. Ahhoz, hogy a fotonikus kristályok spektrumában sávhézagokat használjunk különböző alkalmazásokban, szükséges, hogy a sávhézag kellően széles legyen, szem előtt tartva, hogy minden kísérletben kapott PC tökéletlen, és a szerkezeti hibák jelentősen csökkenthetik a sávrést.

Az első Brillouin-zóna egy köbös arc-központú rácsban és magas szimmetriájú pontokban.

Végezetül ismét megjegyezzük a PC-k optikai tulajdonságainak hasonlóságát az elektronok tulajdonságaival a kvantummechanikában, ha figyelembe vesszük a szilárd test sávszerkezetét. A fotonok és az elektronok között azonban jelentős különbség van: az elektronok erős kölcsönhatásban állnak egymással. Ezért az „elektronikus” problémák általában megkövetelik a többelektronos hatások figyelembevételét, amelyek nagymértékben növelik a probléma dimenzióját, ami gyakran nem kellően pontos közelítések alkalmazását kényszeríti ki, míg egy elhanyagolható nemlineáris optikai válaszú elemekből álló PC-ben. , ez a nehézség hiányzik.

Ígéretes irány a modern optikában a fotonikus kristályok segítségével történő sugárzásszabályozás. A Sandia Labs különösen a log-halom fotonikus kristályokat kutatja annak érdekében, hogy magas emissziós szelektivitást érjen el a fémes fotonikus kristályok közeli infravörös tartományában, ugyanakkor erősen elnyomja a középső infravörös tartományban az emissziót (<20мкм). В этих работах было показано, что для таких ФК излучение в среднем ИК диапазоне сильно подавлено из-за наличия в спектре ФК полной фотонной щели. Однако качество полной фотонной щели падает с ростом температуры из-за увеличения поглощения в вольфраме, что приводит к низкой селективности излучения при высоких температурах.

A Kirchhoff-féle termikus egyensúlyi sugárzásra vonatkozó törvény szerint egy szürke test (vagy felület) emissziós tényezője arányos abszorpciós képességével. Ezért a fém PC-k emissziós képességével kapcsolatos információk megszerzéséhez az abszorpciós spektrumaik tanulmányozhatók. A látható tartományban (nm) tartalmazó, PC-t tartalmazó emittáló szerkezet magas szelektivitásának eléréséhez olyan körülményeket kell kiválasztani, amelyek mellett a látható tartományban az abszorpció magas, az IR-ben pedig elnyomott.

http munkáinkban részletesen elemeztük egy wolframelemekkel és opálgeometriával rendelkező fotonikus kristály abszorpciós spektrumának változását, ha minden geometriai paramétere megváltozik: a rácsperiódus, a volfrámelemek mérete, a rétegek száma fotonikus kristályminta. A fotonikus kristály gyártása során fellépő hibáinak abszorpciós spektrumára gyakorolt ​​hatásának elemzését is elvégezték.

2014 G.

Fotonikus kristályok

A fotonikus kristályok (PC-k) olyan szerkezetek, amelyeket a tér dielektromos állandójának periodikus változása jellemez. A PC-k optikai tulajdonságai nagyon különböznek a folyamatos adathordozók optikai tulajdonságaitól. A fotonikus kristályon belüli sugárzás terjedése a közeg periodicitása miatt hasonlóvá válik egy közönséges kristályon belüli elektron mozgásához, periodikus potenciál hatására. Ennek eredményeként a fotonikus kristályokban lévő elektromágneses hullámok sávspektruma és koordinátafüggése hasonló a közönséges kristályokban lévő elektronok Bloch-hullámaihoz. Bizonyos körülmények között a PC-k sávszerkezetében rések keletkeznek, hasonlóan a természetes kristályok tiltott elektronikus sávjaihoz. A konkrét tulajdonságoktól (az elemek anyaga, mérete és rácsperiódusa) függően teljesen tiltott frekvenciazónák, amelyekre a sugárzás terjedése polarizációjától és irányától függetlenül lehetetlen, valamint részben tiltott (stop zónák), ​​amelyekben eloszlás csak a kiválasztott irányokban lehetséges.

A fotonikus kristályok mind alapvető szempontból, mind számos alkalmazás szempontjából érdekesek. Fotonikus kristályokra alapozva optikai szűrőket, hullámvezetőket (különösen száloptikai kommunikációs vonalakban) és a hősugárzás szabályozását lehetővé tevő eszközöket hoznak létre és fejlesztenek; a fotonikus kristályokon alapuló csökkentett szivattyúküszöbű lézerterveket javasoltak.

A reflexiós, átviteli és abszorpciós spektrum megváltoztatásán túlmenően a fém-dielektromos fotonikus kristályok fotonikus állapotuk fajlagos sűrűségével rendelkeznek. A megváltozott állapotsűrűség jelentősen befolyásolhatja a fotonikus kristály belsejében elhelyezett atom vagy molekula gerjesztett állapotának élettartamát, és ennek következtében megváltoztathatja a lumineszcencia jellegét. Például, ha egy fotonikus kristályban elhelyezkedő indikátormolekulában az átmeneti frekvencia a sávrésbe esik, akkor ezen a frekvencián a lumineszcencia elnyomódik.

Az FC-k három típusra oszthatók: egydimenziós, kétdimenziós és háromdimenziós.

Egy-, két- és háromdimenziós fotonikus kristályok. A különböző színek különböző dielektromos állandójú anyagoknak felelnek meg.

A különböző anyagokból készült váltakozó rétegű FC-k egydimenziósak.

Egy lézerben Bragg többrétegű tükörként használt egydimenziós PC elektronképe.

A kétdimenziós PC-k geometriája változatosabb lehet. Ilyenek például a végtelen hosszúságú hengersorok (keresztméretük sokkal kisebb, mint a hosszantié) vagy a hengeres furatok periodikus rendszerei.

Kétdimenziós előre és inverz fotonikus kristályok elektronikus képei háromszögrácstal.

A háromdimenziós PC-k felépítése igen változatos. Ebben a kategóriában a leggyakoribbak a mesterséges opálok - a gömb alakú diffúzorok rendezett rendszerei. Az opáloknak két fő típusa van: közvetlen és inverz opál. A közvetlen opálról a fordított opálra való átmenet úgy történik, hogy az összes gömb alakú elemet üregekkel (általában levegővel) helyettesítik, miközben az üregek közötti teret valamilyen anyaggal töltik ki.

Alul a PC felülete látható, amely egy egyenes opál, önszerveződő gömb alakú polisztirol mikrorészecskékre épülő köbös ráccsal.

A PC belső felülete önszerveződő gömb alakú polisztirol mikrorészecskékre épülő köbös ráccsal.

A következő szerkezet egy többlépéses kémiai folyamat eredményeként szintetizált inverz opál: polimer gömb alakú részecskék önszerveződése, a keletkező anyag üregeinek anyaggal való impregnálása és a polimer mátrix eltávolítása kémiai maratással.

Kvarc inverz opál felülete. A fénykép pásztázó elektronmikroszkóppal készült.

A háromdimenziós PC-k másik típusa a rönkpálca típusú szerkezet, amelyet általában derékszögben keresztezett négyszögletes paralelepipedonok alkotnak.

Fém paralelepipedonokból készült FC elektronikus fényképe.

Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.

Hasonló dokumentumok

A fotonikus kristályok olyan anyagok előállításának folyamatának tanulmányozása, amelyek szerkezetét a törésmutató periodikus térbeli változása jellemzi. Előállítási módszerek: spontán képződés, maratás, holográfia.

absztrakt, hozzáadva: 2011.01.26


A folyadékkristály fogalmának kialakulásának története. A folyadékkristályok típusai és alapvető tulajdonságai. A folyadékkristályok optikai aktivitása és szerkezeti tulajdonságai. Fredericks hatás. Az LCD-eszközök fizikai működési elve. Optikai mikrofon.

oktatóanyag, hozzáadva: 2010.12.14


Rövid információ az atomok és molekulák dipólusmomentumairól. Egy ritkított, kis sűrűségű gáz dielektromos állandója. Poláris molekulák ritka gáza. Spontán polarizációjú rendszer modellje. A funkcionális egyenlet grafikus megoldása.

absztrakt, hozzáadva: 2016.03.20


A dielektromos állandó fogalma, mint a dielektrikumok polarizációs fokának mennyiségi értékelése. Egy gáz dielektromos állandójának a molekulái sugarától és térfogategységenkénti számától, a folyékony nem poláris dielektrikumok hőmérséklettől és frekvenciától való függése.

bemutató, hozzáadva 2013.07.28


Optikai szál, mint adatátviteli közeg. Optikai szálas kialakítás. Optikai szál paraméterei: geometriai, optikai. Fotonikus kristályokon alapuló optikai szálak. Nagy mennyiségű információ továbbítása nagy távolságokra.

absztrakt, hozzáadva: 2004.03.03


Kristályos szerkezet. A szilárdtestfizika szerepe, tárgya, feladatai. Kristályos és amorf testek. A kristályrácsok fajtái. A kristályokban lévő kötések típusai. Szilárd testek kristályszerkezetei. Folyékony kristályok. Kristályhibák.

előadás, hozzáadva 2007.03.13


A folyadékkristályok felfedezéstörténetének és alkalmazási területeinek átgondolása; osztályozásuk smektikus, nematikus és koleszterikus. Folyadékkristályos anyagok optikai, diamágneses, dielektromos és akuszto-optikai tulajdonságainak vizsgálata.

tanfolyami munka, hozzáadva 2012.06.18


A kristályos (térbeli) rács fogalma. Kristályszerkezet hatás. Az ipari piezo fóliák alkalmazási területei. Inverz piezoelektromos hatás. Piezoelektromos kristályok használata elektromos energia előállítására.

tanfolyami munka, hozzáadva 2014.04.14