Характеристики отражения света от микромассивов кремниевых нанопилларов, сформированных на подложках КНИ

Одна из важных задач современной фотоники - это реализация новых высокоэффективныхфотонных устройств, работа которых основана на взаимодействии света с наноструктурами [1].Диэлектрические наноструктуры с высоким показателем преломления поддерживаютвысокодобротные электрические и магнитные резонансы в видимой части спектра [2].Такиедиэлектрические нанорезонаторы обладают уникальными свойствами и перспективны для созданияна их основе универсальных модулей для управления светом на наномасштабе. Микромассивы,упорядоченных в квадратную решетку, кремниевых нанопилларов (Si НП, от англ. nanopillarнаностолбик) в последние годы привлекают значительный интерес исследователей как один изперспективных вариантов реализации подобных резонансных наносистем [3]. Большинство работ вэтой области направлено на исследование изолированных Si НП в воздухе или Si НП, размещенныхна подложке с низким показателем преломления, например, на кварцевой подложке [4]. Однако, длямногих практических приложений, в частности, для фотовольтаических элементов, Si НПнеобходимо размещать поверх материала с высоким показателем преломления.В данной работе были экспериментально итеоретически исследованы спектральныехарактеристики отражения микромассивов Si НП наподложке кремний-на-изоляторе (КНИ) с цельюопределения связи между геометрическимипараметрами структур и особенностями резонансногоотражения света от них, выявления факторов,влияющих на подавление распространения волнывнутри подложки, и устранения дифракционныхэффектов утечки мод в подложку.В работе было проведено численное моделированиеотражательных характеристик Si НП с учетомподложки, демонстрирующее характер зависимостирезонансных особенностей структуры от еёгеометрических параметров, а также с учетом подложкиКНИ. Исходя из полученных результатов численныхоценок, были сформированы микромассивы Si НПразличного диаметра и периода в квадратной матрицена КНИ подложке. В рамках экспериментальногоисследования были измерены спектры отражения отразличных микромассивов Si НП в диапазоне длин волн от 400 нм до 1000 нм. Нормировка сигналапроводилась на сигнал от алюминиевого зеркала. В спектрах отражения наблюдались узкиерезонансные линии, которые связаны с интерференционными явлениями в верхнем слое кремния, атакже с решеточными резонансами.