《缺陷態對氮化矽薄膜非線性光學性質的影響》是依託山東師範大學，由寧廷銀擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：缺陷態對氮化矽薄膜非線性光學性質的影響
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：寧廷銀
- 依託單位：山東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
氮化矽是一種重要的CMOS工藝兼容材料，其非線性光學性質研究對於晶片級集成的光子器件套用具有重要意義。目前，對於氮化矽薄膜中與缺陷態相關的非線性光學回響的機理尚不明確。本項目將系統研究氮化矽薄膜中不同缺陷態對二次、三次諧波產生及三階非線性折射的影響。擬進行（1）實驗上，調控並表征氮化矽薄膜中缺陷態的存在形式及含量，測量非線性光學回響，建立不同缺陷態參量與非線性光學極化率的關聯；（2）理論上，以實驗表征參數為基礎，採用分子動力學方法模擬薄膜中的原子成鍵結構，並利用含時密度泛函理論計算薄膜二階、三階非線性光學極化率。本項目旨在闡明氮化矽薄膜中缺陷態對非線性回響的貢獻及相互影響，全面揭示氮化矽薄膜中與缺陷態相關的非線性光學回響機制，為製備具有最優非線性光學性質的氮化矽薄膜打下理論和技術基礎。
結題摘要
氮化矽薄膜做為CMOS工藝兼容材料，由於其在晶片上可集成光電子學器件的潛在套用，其非線性光學性質研究是近幾年來的研究熱點。研究非原子配比及結晶結構等缺陷態對氮化矽薄膜非線性光學性質的影響具有重要學術價值和套用意義。實驗上，製備了不同組分和結構的氮化矽薄膜，並測量了SiN薄膜的二次諧波產生、三次諧波產生以及三階非線性折射率和吸收等非線性光學性質。確定了氮化矽薄膜二次諧波產生的最優原子比及對應的二階非線性極化率。確定了三次諧波產生回響與矽原子含量的正相關性，得到最大三階非線性極化率。測量了不同氛圍下退火的氮化矽薄膜的三階非線性折射率與吸收係數，獲得了了氧氣及氬氣對氮化矽成分和結構改變對三階非線性折射率和吸收的影響數據。理論上，嘗試了從原子鍵合角度對非線性光學性質的影響。利用時域有限差分方法計算了矽團簇或顆粒周圍局域光場分布，得到了電場增強效應，分析了其對非線性光學性質的影響。本項目所取得的成果，對於理解SiN薄膜非線性回響的機理，並探索製備具有最優成份結構的SiN薄膜用於未來非線性光子學器件具有重要的科學意義。
