Спектроскопия стоп-зон в магнитных фотонных кристаллах Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 535.32

СПЕКТРОСКОПИЯ СТОП-ЗОН В МАГНИТНЫХ ФОТОННЫХ КРИСТАЛЛАХ

В. В. Грязнов1, В. С. Горелик1, Н. И. Юрасов2'3

Установлен вид спектров отражения непрерывного излучения, видимого диапазона от поверхности (111) глобулярного фотонного кристалла, заполненного магнитными материалами. Наблюдаемые полосы в спектре отражения, соответствуют проявлению стоп-зон фотонного кристалла. Было показа,но, что с изменением типа, магнитного материала положение максимума ■интенсивности в наблюдаемых спектра,х отражения зависит от типа, магнитного материала, введённого в поры, фотонного кристалла.

Ключевые слова: фотонный кристалл, поры, заполнение, феррит, стоп-зона, локальное отражение.

хэыли исследованы глобулярные фотонные кристаллы, поры которых были заполнены твёрдыми растворами магнитных соединений Ni0.35Zn0.65Fe2O4 ("зеленый" образец), Nio.35Zno.65Fe204 ("красный" образец) и Соо.з^по.б^^04 (" темно-зеленый образец). Для сравнения был изучен также образец опаловой матрицы с диаметром глобул 240 нм. Цвет образцов зависел от их состава и положения запрещённой фотонной ЗОНЫ у КОТОрое определялось диаметром глобул. Исследуемые образцы имели вид тонких (1 мм) пластинок, параллельных поверхности роста (111), с размерами 5x10 мм. Структура образцов. заполненных ферритами, характеризуется существенными неоднородностями и дефектами, обусловленными присутствием магнитного компонента.

Нами были получены спектры отражения от поверхности (111), от областей размером 0.1 мм при нормальном падении широкополосного излучения галогеновой лампы и при 180 -градусной геометрии наблюдения отраженного сигнала. При этом угловое разрешение составляло 1.0 градус. Высокое пространственное и угловое разрешение в

1 Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук.

2 Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана.

3 E-mail: [email protected]

номер 5, 2010 г.

Краткие сообщения по физике ФИАН

1

о

Рис. 1: Экспериментальная установка для регистрации спектров отражения: 1 - источник излучения; 2, 3 - световоды; 4 ~ У-образный зонд; 5 - исследуемый фотонный кристалл; 6 - диафрагма; 7 - миниспектрометр; 8 - компьютер.

исследованных спектрах отражения было обеспечено установкой, показанной на рис. 1. Излучение от источника света (1) с помощью световода (2) диаметром 100 мкм подводилось к У-образному зонду (4), заканчивающемуся диафрагмой (6), размер которой варьировался в диапазоне 100-200 мкм.

Отражённое от поверхности исследуемого образца (5) излучение с помощью световода (3) подводилось к миниспектрометрометру (7) Г8Б8 и анализировалось компьютером (8). Регистрация спектров отражения осуществлялась многоэлементным приёмником миниспектрометра Р8Б8. Время регистрации спектра в области 300-800 им составляло 1-10 мс.

Наблюдаемое спектральное распределение нормировалось по отношению к спектру галогеновой лампы. Используемая экспериментальная установка позволила получить спектр отражения для 180-градусной геометрии. В этом случае известное соотношение Брэгга приобретает вид:

Здесь а = Б, Б - диаметр глобул, п^ - эффективный показатель преломления фотонного кристалла.

Соответствующий исходному кристаллу эффективный показатель преломления {пей ~ 1.3) существенно отличался от показателя преломления плавленого кварца

2ап^ = ш\ (т = 1, 2,...).

(1)

531 х I Г

558 583 687

I I I

0.0

400 500 600 700 800

X, от

Рис. 2: Спектральные зависимости нормированного коэффициента отражения различных образцов фотонных кристаллов; (а) образец опаловой матрицы, (Ь) опал, пропитанный Л%35^п0.65^е2 ("зеленый" образец), (с) опал, пропитанный Ш035Еп065Ре2О4(икрасный" образец) и (¿) опал, пропитанный Со03^п065Ре204 ("тёмно-зелёный" образец).

{и = 1.47), что объясняется пористостью исходного глобулярного фотонного кристалла.

Работа выполнена при поддержке РФФИ; гранты: 07-02-00106, 07-02-12027, 08-0200114, 08-02-90020,08-02-90252, а также Программы № 27 Президиума РАН "Основы фундаментальных исследований нанотехнологий и наноматериалов".

По материалам 3 Всероссийской молодежной школы-семинара иИнновационные аспекты фундаментальных исследований по актуальным проблемам физики", Москва, ФИАН, октябрь 2009 г.

Поступила в редакцию 16 апреля 2010 г.