Современная электроника №9/2025

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 58 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 9 / 2025 спирали с обозначением ключевых структурных параметров. Данная структура имела следующие параметры: ● период решётки a = 1000 нм; ● геометрические параметры [L, c, e] = = [0,72; 1,40; 0,37]; ● угол напыления 84° от нормали; ● вертикальныйшаг поворота 45 нм на каждые 90° поворота. Такая конфигурация соответствует соединению ближайших соседей (1st Nearest Neighbour) в алмазной решёт- ке типа [001]-diamond:1, что обеспечи- вает объёмный коэффициент запол- нения кремнием около одной трети. Измерения показали верхний и ниж- ний края частотной зоны на длинах волн 2,50 и 2,75 мкм в инфракрасной области спектра. Необходимо отметить ещё одно важ- ное достижение в технологии изготов- ления трёхмерных фотонных кристал- лов – «голографическую литографию» (Holographic Lithography). Идею этой тех- нологии высказали В. Бергер, О. Готье- Лафай и Э. Костард в 1997 году [40]. В этой работе они впервые пока- зали, что периодические фотонные структуры можно рассматривать как голограммы с очень высоким контра- стом показателя преломления, и что их можно создавать простой гологра- фической записью интерференцион- ной картины от небольшого числа све- товых пучков. Суть идеи заключалась в следующем. Хорошо известно, что в точке пере- сечения трёх-четырёх когерентных лазерных пучков, направленных под определёнными углами, образуется стабильная трёхмерная интерферен- ционная картина с периодической структурой. Эта картина имеет опре- делённую симметрию, которая зави- сит от углов между пучками и их поля- ризации. На рис. 9 показано расположение регистрирующих лучей [41]. Все лучи линейно поляризованы в одном направлении, которое можно определить как направление линии между точками 1–3 (или 2–4) на рис. 9. Симметрия интерференционной кар- тины определяется количеством реги- стрирующих лучей (четыре или пять) и условиями их сходимости, определя- емыми углом θ между направлением луча и главной оптической осью опти- ческой системы. Четырёхлучевая кон- фигурация (слева) использует четыре луча с одинаковым углом θ, располо- женных по углам квадрата, тогда как пятилучевая конфигурация (справа) имеет дополнительный луч в цен- тре квадрата (θ = 0). Симметричная четырёхлучевая конфигурация прак- тически не используется в экспери- ментах, поскольку может создавать только двумерную картину интен- сивности. Симметричная пятилуче- вая конфигурация с регулируемыми фазами способна создавать ряд трёх- мерных интерференционных картин различной сложности. Если в область интерференции поме- стить фоточувствительный материал, который полимеризуется или, наобо- рот, разрушается, то после экспозиции остаётся трёхмерная периодическая структура, то есть шаблон фотонного кристалла. Бергер с коллегами подтвер- дили свою идею экспериментально. Они реализовали двумерные фотон- ные структуры в GaAs методом голо- графической литографии. Первую экспериментальную реализа- цию трёхмерных фотонных кристаллов методом голографической литографии для видимого диапазона выполнила группа М. Кэмпбелл, Д. Шарп, М. Хар- рисон, Р. Деннинг и А. Терберфилд из Оксфордского университета (Велико- британия) в 2000 году [42]. Они продемонстрировали создание полимерных фотонных кристаллов с субмикронной периодичностью. В сво- их экспериментах эта группа получи- ла реальные образцы 3D гранецентри- рованной кубической (FCC) структуры PhC. Также они продемонстрировали методику использования этих струк- тур как шаблонов для создания кри- сталлов из TiO 2 с высоким контрастом показателя преломления. В 2004 году Джон, Чан и Тоадер опу- бликовали статью, в которой развили некоторые положения первоначаль- ной голографической методики [43]. В своей статье Джон, Тоадер и Чан показали, как именно нужно подби- рать интенсивность пучков, направле- ние распространения и поляризацию, чтобы получать различные типы кри- сталлических структур с большими фотонными запрещёнными зонами. Используя критерий симметрично- сти, они выделили среди прочих три семейства архитектур с большими фотонными запрещёнными зонами. Эти архитектуры определяются изо- интенсивными поверхностями интер- ференции четырёх лазерных пучков при определённом выборе интенсив- ностей, направлений и поляризаций. Максимальные значения отно- шения ширины ФЗЗ к центральной частоте были получены для следую- щих структур (при условии, что изо- интенсивная поверхность определяет границу кремний-воздух с диэлектри- ческой постоянной 11,9): Рис. 8. Структура SSPS фотонного кристалла с широкой 3D запрещённой зоной