Влияние толщины n-Si подложки и уровня ее легирования на поглощающие свойства кремниевых плазмонных структур в инфракрасном диапазоне
С использованием метода конечных разностей во временной области рассчитаны спектры поглощения структур Si/SiO2/Si3N4/Si+ и Si/SiO2/Si+ с островковым поверхностным слоем в зависимости от толщины подложки и уровня ее легирования. Обнаружено, что толщина i-Si подложки не влияет на общую величину поглощения структуры. При этом увеличение толщины n-Si подложки приводит к уширению полосы поглощения интенсивностью >70 %. Установлено, что уровень легирования подложки оказывает влияние на поглощение структур и ширину полосы с поглощением >80 %. Показано, что при уровне легирования подложки в диапазоне 2 × 1019—5 × 1019 см–3 сохраняется широкая полоса поглощения интенсивностью >80 %. Для доказательства существования плазмонных эффектов проанализированы дисперсионные соотношения колебаний, возникающих в структуре Si+/SiO2/Si+ с неструктурированным поверхностным слоем. Установлено, что нарушение фазового синхронизма мод на обеих границах раздела Si/диэлектрик при существенной разнице между уровнями легирования подложки и поверхностного слоя может влиять на уменьшение поглощения.
