УДК 621.9.047.7
ГАВРИЛОВ С.А., КРАВЧЕНКО Д.А.,

ГОЛОВАНЬ Л.А.1, ЗАЙЦЕВ Г.М.1, ЕФИМОВА А.И.1, ЖУКОВ Е.А.1,

КАШКАРОВ П.К.1, ТИМОШЕНКО В.Ю.1, БЕЛОГОРОХОВ А.И.2
нм
НМ
ПОРИСТЫЙ АНОДНЫЙ ОКСИД АЛЮМИНИЯ ДЛЯ
40
ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ И ИНТЕГРАЛЬНОЙ ОПТИКИ
50
30

Московский государственный институт электронной техники, 103498,
20
30
Москва, МИЭТ, e-mail:pcfme@dpts.miee.ru,
10
1Московский государственный университет им.М.В.Ломоносова,
10
Физический факультет, 119899, Москва,
0

2ФГУП ГНЦ РФ "ГИРЕДМЕТ", 109017, Москва
10 30 50 70 нм


а)
б)
Благодаря уникальному набору структурных и физико-химических
Рис.1. Микроскопические изображения поверхности пористых
свойств, пористый анодный оксид алюминия (ПАОА) нашел широкое
пленок оксида алюминия с периодом структуры 20 нм и 250 нм,
применение для коррозионной защиты, в технологии электролитических
сформирофанных в водных растворах 10%-й H2SO4 (а) и 1%-й H3PO4
конденсаторов и в технологии микроэлектроники. Интенсивное развитие
1
1
наноэлектроники и нанотехнологии вызвало повышенный интерес к этому
.ед.)
.ед.) 0,8
материалу, как к почти идеальной наноструктурированной матрице для
е (отн
создания на ее основе новых типов элементов для оптоэлектроники и
е (отн 0,6
и
и
интегральной оптики.
ан
Угол падения
0,4
10% H
ускан
00
2SO
В настоящей работе представлены результаты комплексных
4
уск
оп 0,1
300
40 г/л (COOH)
р
исследований оптических свойств пленок ПАОА, в том числе и
450
2
роп
П
0,2
П
1% H P
600
3
O
заполненных полупроводниковыми нанокристаллами.
4
0
400 500 600 700 800
Пленки ПАОА толщиной 15-40 мкм формировали на алюминиевых
200 400 600 800
Длина волны, (нм)

подложках А-99 толщиной 100 мкм в водных растворах серной, щавелевой
Длина волны (нм)

а)
б)
и ортофосфорной кислот при плотности анодного тока 5-10 мА/см2. Для
Рис.2. Спектры пропускания пленок ПАОА в зависимости от
исследования оптических свойств пленок создавали оксидные мембраны
условий их формирования (а) и от угла падения света относительно оси
селективным растворением не прореагировавшего алюминия на нерабочей
пор (б)
стороне пластин.
Наличие фотонной запрещенной зоны и двулучепреломление в
Применение различных электролитов позволило сформировать
ПАОА открывает также перспективу создания новых нелинейных
пленки, в которых среднее расстояние между осями соседних пор
оптических сред. Это можно осуществить, например, при заполнении пор
контролируемо изменяли в диапазоне 20-250 нм (рис.1).
люминесцирующими материалами. Кроме того, если размеры пор, а значит
Установлено, что в зависимости от формируемого периода
и осажденных в них материалов составляют единицы нанометров, то в
структуры происходят изменения оптических спектров пропускания
структурах возможно наблюдение квантово-размерных эффектов. Так при
оксидов (рис.2а). Обнаружено наличие фотонной запрещенной зоны в
исследовании спектров фотолюминесценции структур, полученных
периодической пористой структуре (рис.2б) и высокая анизотропия
катодным осаждением CdS в поры со средним диаметром 8 нм,
показателя преломления оксида в зависимости от угла падения света. На
обнаружена интенсивная экситонная люминесценция (рис.3). Согласно
основании полученных экспериментальных данных сделан вывод о том,
теоретическим оценкам, приведенным в [1], энергия связи экситона
что такие пленки могут стать основой для создания двумерных фотонных
оказалась на 170 мэВ больше, чем в объемных кристаллах CdS.
кристаллов.
Формирование качественных нанокристаллов полупроводников

группы А2В6 стало возможным, благодаря разработанному нами физико-
химическому подходу к оптимизации процесса катодного синтеза
халькогенидов металлов [2]. На основании подхода осуществлены
процессы создания нанокристаллов CdSe и ZnSe в порах анодного оксида
алюминия.

.ед.
, отнЛ
ость Ф
внси
теннИ
Энергия фотона, эВ


Рис.3. Спектры фотолюминесценции CdS, осажденного в ПАОА при
поляризации возбуждающего излучения под углом к оси пор (а),
параллельно оси пор (в), люминесценция объемного кристалла (б),
люминесценция ПАОА (г)

Полученные в работе результаты указывают на перспективность
применения пористого анодного оксида алюминия в технологии
изготовления фотонных кристаллов и для создания новых нелинейно-
оптических
преобразователей.
Продемонстрированная возможность
управляемого изменения размеров пор и расстояний между ними,
позволяет создавать структуры, функционирующие в различных областях
спектра.
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ
(грант 02-03-32223).

1. Гаврилов С.А. и др. Письма ЖЭТФ, 1999. Т.70, вып.3, с. 216-220
2. Gavrilov S.A. et al. Proc. 25th Int. Conf. Phys. Semicond., Osaka 2000 (Eds.
N.Miura, T.Ando), p.1745-1746.