CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
3.1. Chế tạo buồng vi cộnghưởng bằng phương pháp ăn mòn điện hóa
3.1.1. Ảnh hưởng của tương phản chiết suất lên độ rộng của vùng cấm quang
Tinh thể photonic (PC) một chiều là một vật liệu có cấu trúc màng mỏng đa lớp trong đó có sự thay đổi tuần hoàn về hằng số điện môi theo một hướng, tức là lần lượt một lớp có chiết suất cao xen kẽ với một lớp có chiết suất thấp (như đã trình bày trong Chương 1). Định luật phản xạ Bragg áp dụng cho buồng vi cộng hưởng 1D có dạng:
n.d = λ0/4 (3.1) Với một lớp có chiết suất thấp nL và lớp khác có chiết suất cao nH. Chiều dày của lớp là d và λ0 là bước sóng của cực đại phản xạ thỏa mãn điều kiện phản xạ Bragg. Nếu sóng tới là sóng phẳng, điều kiện (3.1) dẫn tới tại bước sóng λ0, sóng điện từ bị phản xạ giao thoa trong mỗi một lớp và phản xạ năng lượng sóng tới có thể đạt xấp xỉ 100%. Một cách gần đúng, độ rộng phổ phản xạ của tinh thể quang tử được tính theo công thức :
∆λ = (4λ0/ π) arcsin [((nH/nL) – 1)/ ((nH/nL + 1)] (3.2) trong đó λ0là bước sóng của cực đại phản xạ, nH và nL tương ứng là chiết suất của lớp có chiết suất cao và lớp có chiết suất thấp.
Như vậy, chiết suất nm và chiều dày dm của mỗi lớp quy định bước sóng của cực đại phản xạ λ0 ; Tăng độ tương phản chiết suất ∆n = nH – nL của hai lớp liền kề sẽ làm mở rộng phổ phản xạ ∆λ của tinh thể quang tử [3].
Phương pháp ăn mòn điện hóa mảnh silic có thể tạo ra buồng vi cộng hưởng 1D là vì : Các điều kiện trong quá trình điện hóa như là loại tạp, nồng độ tạp trong đế silic, nồng độ HF, thành phần hóa học của dung dịch điện hóa, nhiệt độ... mà đặc biệt là dòng ăn mòn điện hóa ảnh hưởng lên độ xốp và do đó ảnh hưởng đến
chiết suất của vật liệu tạo ra. Do lớp xốp mới được tạo ra hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi sau đó của dòng ăn mòn nên thông qua việc điều khiển dòng điện điện hóa chúng ta có thể thay đổi độ xốp theo chiều sâu, nghĩa là chế tạo được cấu trúc thay đổi chiết suất một cách tuần hoàn.