Nonlinear-optical properties of porous silicon nanostructures

Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics

Volumn 8, Issue 3, 2013, Pages 223-239

  Golovan, L A ^a   Timoshenko, V Yu ^a  

^a MOSCOW STATE UNIVERSITY   (Russian Federation)

Author keywords

Harmonic generation; Light self action; Nanostrucutres; Nonlinear optics; Porous silicon

Indexed keywords

BIREFRINGENT POROUS SILICON; LINEAR OPTICAL PROPERTIES; NANOSTRUCUTRES; NON-LINEAR REFRACTION; NONLINEAR SUSCEPTIBILITIES; POROUS SILICON NANOSTRUCTURES; SELF-ACTION; TWO-PHOTON ABSORPTIONS;

HARMONIC GENERATION; OPTICAL PROPERTIES; POROUS SILICON; TWO PHOTON PROCESSES;

NONLINEAR OPTICS;

EID: 84881232482     PISSN: 1555130X     EISSN: 15551318     Source Type: Journal    
DOI: 10.1166/jno.2013.1473     Document Type: Review

References (113)

1. J. Faist, Nature 433, 691 (2005).
2. J. Leuthold, C. Koos, and W. Freude, Nature Photonics 4, 535 (2010).
3. J. E. Sipe and R. W. Boyd, in Optical Properties of Nanostructured Random Media, edited by V. M. Shalaev, Topics Appl. Phys., Springer, Berlin - Heidelberg (2002), vol. 82, Chapter 1, pp. 1-19 .
4. M. Born and E. Wolf, Principles of Optics, Pergamon Press, Oxford (1959).
5. W. Theiß, Surf. Sci. Rep. 29, 91 (1997).
6. L. Pavesi, Rivista del Nuovo Cimento, (1997), vol. 20, p. 1.
7. M. I. Strashnikova, V. L. Voznyi, V. Ya. Reznichenko, and V. Ya. Gaivoronskii, JETP 93, 363 (2001).
8. M.I. Strashnikova, Opt. Spectr. 93, 132 (2002).
9. L. A. Golovan, A. F. Konstantinova, K. B. Imangazieva, E. Yu. Krutkova, V. Yu. Timoshenko, and P. K. Kashkarov. Cryst. Rep. 49, 143 (2004).
10. L. H. Qin, Y. D. Zheng, R. Zhang, S. L. Gu, H. T. Shi, and D. Feng, Appl. Phys. A 58, 163 (1994).
11. A. Bardaoui, L. Boudaya, T. Abdellaoui, N. Ben Sédrine, M. Lajnef, and R. Chtourou, EPJ Appl. Phys. 43, 87 (2008).
12. P. Petrik, M. Fried, E. Vazsonyi, P. Basa, T. Lohner, P. Kozma, and Z. Makkai, J. Appl. Phys. 105, 024908 (2009).
13. D. Kovalev, H. Heckler, G. Polisski, and F. Koch, Phys. Stat. Sol. (b) 215, 871 (1999).
14. D. A. G. Bruggeman, Ann. Phys. 24, 634 (1935).
15. S.-F. Chuang, S. D. Collins, and R. L. Smith, Appl. Phys. Lett. 55, 675 (1989).
16. R. L. Smith and S. D. Collins, J. Appl. Phys. 70, R1 (1992).
17. V. Lehmann, R. Stengl, and A. Luigart, Mat. Sci. Eng. B 69-70, 11 (2000).
18. A. V. Ghiner and G. I. Surdutovich, Braz. J. Phys. 24, 344 (1994).
19. I. Mihalcescu, G. Lérondel, and R. Romestain, Thin Solid Films 297, 245 (1997).
20. M. E. Kompan, J. Salonen, and I. Yu. Shabanov, JETP 90, 324 (2000).
21. O. G. Sarbey, E. K. Frolova, R. D. Fedorovich, and D. B. Dan'ko, Physics of the Solid State 42, 1240 (2000).
22. D. Kovalev, H. Heckler, G. Polisski, and F. Koch, Phys. Stat. Sol. (b) 215, 871 (1999).
23. N. Künzner, D. Kovalev, J. Diener, E. Gross, V. Yu. Timoshenko, G. Polisski, F. Koch, and M. Fujii, Opt. Lett. 26, 1265 (2001).
24. L. P. Kuznetsova, A. I. Efimova, L. A. Osminkina, L. A. Golovan, V. Yu. Timoshenko, and P. K. Kashkarov, Physics of the Solid State 44, 811 (2002).
25. N. Künzner, J. Diener, E. Gross, D. Kovalev, V. Yu. Timoshenko, and M. Fujii, Phys. Rev. B 71, 195304 (2005).
26. N. A. Piskunov, S. V. Zabotnov, D. A. Mamichev, L. A. Golovan, V. Yu. Timoshenko, and P. K. Kashkarov, Cryst. Rep. 52, 686 (2007).
27. A. M. Zheltikov, Laser Phys. 11, 1024 (2001).
28. L. A. Golovan, V. Y. Timoshenko, and P. K. Kashkarov, Physics- Uspekhi 50, 595 (2007).
29. D. Kovalev, G. Polisski, J. Diener, H. Heckler, N. Künzner, V. Yu. Timoshenko, and F. Koch, Appl. Phys. Lett. 78, 916 (2001).
30. L. A. Golovan, V. A. Melnikov, S. O. Konorov, A. B. Fedotov, V. Yu. Timoshenko, A. M. Zheltikov, P. K. Kashkarov, D. A. Ivanov, G. I. Petrov, and V. V. Yakovlev, Phys. Rev. B 73, 1 (2006).
31. C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, Wiley, N.Y. (1953).
32. J. A. Osborn, Phys. Rev. 67, 351 (1945).
33. V. Kochergin, M. Christophersen, and H. Föll, Appl. Phys. B 79, 731 (2004).
34. J. J. Saarinen, S. M. Weiss, P. M. Fauchet, and J. E. Sipe, J. Appl. Phys. 104, 013103 (2008).
35. M. Meier and A. Wokaun, Opt. Lett. 8, 581 (1983).
36. C.-A. Guérin, P. Mallet, and A. Sentenac, J. Opt. Soc. Am. A 23, 349 (2006).
37. L. A. Golovan, S. V. Zabotnov, V. Yu. Timoshenko, and P. K. Kashkarov, Semiconductors 43, 218 (2009).
38. K. Sakoda, Optical Properties of Photonic Crystals, Springer, Heidelberg (2001).
39. G. Vincent, Appl. Phys. Lett. 64, 2367 (1994).
40. M. G. Berger, M. Thönissen, R. Arens-Fischer, H. Münder, H. Lüth, M. Arntzen, and W. Theiß, Thin Solid Films 255, 313 (1995).
41. S. Setzu, G. Lérondel, and R. Romestain, J. Appl. Phys. 84, 3129 (1998).
42. L. A. Golovan, A. M. Zheltikov, P. K. Kashkarov, N. I. Koroteev, M. G. Lisachenko, A. N. Naumov, D. A. Sidorov-Biryukov, V. Yu. Timoshenko, and A. B. Fedotov, JETP Letters 69, 300 (1999).
43. J. E. Lugo, H. A. Lopez, S. Chan, and P. M. Fauchet, J. Appl. Phys. 91, 4966 (2002).
44. M. Cazzanelli and L. Pavesi, Phys. Rev. B. 56, 15264 (1997).
45. P. J. Reece, G. Lérondel, W. H. Zheng, and M. Gal, Appl. Phys. Lett. 81, 4895 (2002).
46. J. Diener, N. Künzner, D. Kovalev, E. Gross, V. Y. Timoshenko, G. Polisski, and F. Koch, Appl. Phys. Lett. 78, 3887 (2001).
47. P. K. Kashkarov, L. A. Golovan, A. B. Fedotov, A. I. Efimova, L. P. Kuznetsova, V. Yu. Timoshenko, D. A. Sidorov-Biryukov, A. M. Zheltikov, and J. W. Haus, J. Opt. Soc. Am. B 19, 2273 (2002).
48. J. Diener, N. Kunzner, E. Gross, D. Kovalev, and M. Fujii, Opt. Lett. 29, 195 (2004).
49. I. V. Soboleva, E. M. Murchikova, A. A. Fedyanin, and O. A. Aktsipetrov, Appl. Phys. Lett. 87, 1 (2005).
50. S. W. Leonard, H. M. van Driel, J. Schilling, and R. B. Wehrspohn, Physical Review B 66, 1611021 (2002).
51. F. Genereux, S. W. Leonard, H. M. van Driel, A. Birner, and U. Gösele, Phys. Rev. B 63, 1611011 (2001).
52. G. Mertens, R. B. Wehrspohn, H.-S. Kitzerow, S. Matthias, C. Jamois, and U. Gösele, Appl. Phys. Lett. 87, 241108 (2005).
53. V. A. Sivakov, G. Brönstrup, B. Pecz, A. Berger, G. Z. Radnoczi, M. Krause, and S. H. Christiansen, J. Phys. Chem. C 114, 3798 (2010).
54. V. A. Sivakov, F. Voigt, A. Berger, G. Bauer, and S. H. Christiansen, Phys. Rev. B 82, 125446 (2010).
55. Y. R. Shen, The Principles of Nonlinear Optics. Wiley, N.Y. (1984).
56. L. A. Golovan, A. V. Zoteev, P. K. Kashkarov, and V. Yu. Timoshenko, Tech. Phys. Lett. 20, 334 (1994).
57. M. Falasconi, L. C. Andreani, A. M. Malvezzi, M. Patrini, V. Mulloni, and L. Pavesi, Surf. Sci. 481, 105 (2001).
58. K. Lo and J. T. Lue, IEEE Photonics Technology Letters 5, 651 (1993).
59. M. Cavanagh, J. R. Power, J. F. McGilp, H. Münder, and M. G. Berger, Thin Solid Films 255, 146 (1995).
60. K. W. Kolasinski, I. Harrison, A. V. Gavrilenko, C. E. Bonner, and V. I. Gavrilenko, Proc. of SPIE 6320, 63200Q (2006).
61. Y. Kanemitsu, S. Okamoto, and A. Mito, Phys. Rev. B 52, 10752 (1995).
62. N. Bloembergen, W. K. Burns, and M. Matsuoka, Opt. Comm. 1, 195 (1969).
63. L. A. Golovan, L. P. Kuznetsova, A. B. Fedotov, S. O. Konorov, D. A. Sidorov-Biryukov, V. Y. Timoshenko, A. M. Zheltikov, and P. K. Kashkarov, Appl. Phys. B 76, 429 (2003).
64. S. V. Zabotnov, S. O. Konorov, L. A. Golovan, A. B. Fedotov, V. Yu. Timoshenko, A. M. Zheltikov, and P. K. Kashkarov, Phys. Stat. Sol. A 202, 1673 (2005).
65. A. I. Maidykovski, N. M. Nagorskii, T. V. Murzina, A. A. Nikulin, S. A. Magnitskii, and O. A. Aktsipetrov, JETP Lett 94, 45 (2011).
66. L. A. Golovan, K. A. Gonchar, L. A. Osminkina, V. Y. Timoshenko, G. I. Petrov, and V. V. Yakovlev, Laser Phys. Lett. 9, 145 (2012).
67. L. A. Golovan, V. Yu. Timoshenko, A. B. Fedotov, L. P. Kuznetsova, D. A. Sidorov-Biryukov, P. K. Kashkarov, A. M. Zheltikov, D. Kovalev, N. Künzner, E. Gross, J. Diener, G. Polisski, and F. Koch, Appl. Phys. B 73, 31 (2001).
68. S. V. Zabotnov, S. O. Konorov, L. A. Golovan, A. B. Fedotov, A. M. Zheltikov, V. Yu. Timoshenko, P. K. Kashkarov, and H. Zhang, JETP 99, 28 (2004).
69. N. Bloembergen and A. J. Sievers, Appl. Phys. Lett. 17, 483 (1970).
70. J. E. Sipe, D. J. Moss, and H. M. van Driel, Phys. Rev. B 35, 1129 (1987).
71. T. V. Dolgova, A. I. Maidikovskii, M. G. Martem'yanov, G. Marovsky, G. Mattei, D. Schuhmacher, V. A. Yakovlev, A. A. Fedyanin, and O. A. Aktsipetrov, JETP Lett. 73, 6 (2001).
72. T. V. Dolgova, A. I. Maidykovski, M. G. Martemyanov, A. A. Fedyanin, O. A. Aktsipetrov, G. Marowsky, V. A. Yakovlev, and G. Mattei, Appl. Phys. Lett. 81, 2725 (2002).
73. T. V. Dolgova, A. I. Maidykovski, M. G. Martemyanov, A. A. Fedyanin, O. A. Aktsipetrov, G. Marowsky, V. A. Yakovlev, and G. Mattei, N. Ohta, and S. Nakabayashi, J. Opt. Soc. Am. B 19, 2129 (2002).
74. T. V. Dolgova, A. I. Maidykovski, M. G. Martemyanov, A. A. Fedyanin, and O. A. Aktsipetrov, JETP Lett. 75, 15 (2002).
75. M. G. Martemyanov, E. M. Kim, T. V. Dolgova, A. A. Fedyanin, O. A. Aktsipetrov, and G. Marowsky, Phys. Rev. B 70, 073311 (2004).
76. M. Martin, G. Palestino, T. Cloitre, V. Agarwal, L. Zimányi, and C. Gergely. Appl. Phys. Lett. 94, 223313 (2009).
77. G. I. Petrov, V. I. Shcheslavskiy, V. V. Yakovlev, L. A. Golovan, E. Y. Krutkova, A. B. Fedotov, A. M. Zheltikov, V. Y. Timoshenko, P. K. Kashkarov, and E. M. Stepovich, Opt. Lett. 31, 3152 (2006).
78. R. B. Wehrspohn, S. L. Schweizer, and V. Sandoghdar, Phys. Stat. Sol. (A) 204, 3708 (2007).
79. T. Baba, Nature Photonics 2, 465 (2008).
80. N. Gutman, A. Armon, A. Sa'ar, A. Osherov, and Y. Golan, Appl. Phys. Lett. 93, 073111 (2008).
81. H. Kurt, H. Benisty, T. Melo, O. Knayam, and C. Cambournac, J. Opt. Soc. Am. B 25, C1 (2008).
82. B. Corcoran, C. Monat, C. Grillet, D. J. Moss, B. J. Eggleton, T. P. White, L. O'Faolain, and T. F. Krauss, Nature Photonics 3, 206 (2009).
83. M. Sheik-Bahae, A. A. Said, and E. W. van Stryland, Opt. Lett. 14, 955 (1990).
84. S. Lettieri, O. Fiore, P. Maddalena, D. Ninno, G. Di Francia, and V. La, Opt. Comm. 168, 383 (1999).
85. C. Simos, L. Rodriguez, V. Skarka, X. N. Phu, N. Errien, G. Froyer, T. P. Nguyen, P. Le Rendu, and P. Pirastesh, Phys. Stat. Sol. C 2, 3232 (2005).
86. V. Y. Gayvoronsky, M. A. Kopylovsky, Y. V. Gromov, S. V. Zabotnov, N. A. Piskunov, L. A. Golovan, V. Y. Timoshenko, P. K. Kashkarov, G. Y. Fang, and C. F. Li, Laser Phys. Lett. 5, 894 (2008).
87. T. Bazaru, V. I. Vlad, A. Petris, and M. Miu, J. of Optoelectronics and Advanced Materials 12, 43 (2010).
88. V. Ya. Gayvoronsky, L. A. Golovan, M. A. Kopylovsky, Y. V. Gromov, S. V. Zabotnov, N. A. Piskunov, P. K. Kashkarov, and V. Yu. Timoshenko, Quant. Electron. 41, 257 (2011).
89. V. I. Klimov, V. S. Dneprovskii, and V. A. Karavanskii, Appl. Phys. Lett. 64, 2691 (1994).
90. F. Z. Henari, K. Morgenstern, W. J. Blau, V. A. Karavanskii, and V. S. Dneprovskii, Appl. Phys. Lett. 67, 323 (1995).
91. S. Lettieri and P. Maddalena, J. Appl. Phys. 91, 5564 (2002).
92. V. Klimov, D. McBranch, and V. Karavanskii, Phys. Rev. B 52, R16989 (1995).
93. M. Sheik-Bahae, D. J. Hagan, and E. W. van Stryland, Phys. Rev. Lett. 65, 96 (1990).
94. K. S. Bindra, Opt. Comm. 246, 421 (2005).
95. A. A. Memon, A. Fukuyama, and T. Ikari, J. Appl. Phys. 42, 358 (2003).
96. P. Apiratikul, A. M. Rossi, and T. E. Murphy, Opt. Exp. 17, 3396 (2009).
97. L. V. Dao and P. Hannaford, J. Appl. Phys. 98, 083508 (2005).
98. R. Tomasiunas, J. Moniatte, I. Pelant, P. Gilliot, and B. Hönerlage, Appl. Phys. Lett. 68, 3296 (1996).
99. M. Beresna, R. Tomašiunas, J. Volk, and G. Kádár, J. Opt Soc. Am. B 26, 249 (2009).
100. S. W. Leonard, H. M. van Driel, J. Schilling, and R. B. Wehrspohn, Phys. Rev. B 66, 1611021 (2002).
101. H.-S. Kitzerow, H. Matthias, S. L. Schweizer, H. M. van Driel, and R. B. Wehrspohn, Tuning of the Optical Properties in Photonic Crystals Made of Macroporous Silicon, Advances in Optical Technologies, (2008), p. 780784.
102. H. W. Tan, H. M. van Driel, S. L. Schweizer, R. B. Wehrspohn, and U. Gösele, Phys. Rev. B 70, 205110 (2004).
103. M. Dinu, F. Quochi, and H. Garcia, Appl. Phys. Lett. 82, 2954 (2003).
104. H. K. Tsang, C. S. Wong, T. K. Liang, I. E. Day, S. W. Roberts, A. Harpin, J. Drake, and M. Asghari, Appl. Phys. Lett. 80, 416 (2002).
105. H. Liu, L. F. Fonseca, S. Z. Weisz, W. Jia, and O. Resto, J. Luminesc. 83-84, 37 (1999).
106. Z. P. Huang, R. X. Wang, D. Jia, L. Maoying, M. G. Humphrey, and C. Zhang, ACS Applied. Mat. & Interfaces 4, 1553 (2012).
107. P. Malý, F. Trojánek, J. Valenta, V. Kohlová, S. Banáš, Vácha, F. Adamec, J. Dian, J. Hála, and I. Pelant, J. Luminesc. 60, 61441 (1994).
108. J. Diener, Y. R. Shen, D. I. Kovalev, G. Polisski, and F. Koch, Phys. Rev. B 58, 12629 (1998).
109. J. Diener, D. I. Kovalev, G. Polisski, and F. Koch, Appl. Phys. Lett. 74, 3350 (1999).
110. V. Lysenko, S. Perichon, B. Remaki, D. Barbier, and B. Champagnon, J. Appl. Phys. 86, 6841 (1999).
111. H. Koyama and P. M. Fauchet, J. Appl. Phys. 87, 1788 (2000).
112. L. Moretti, L. De Stefano, A. M. Rossi, and I. Rendina, Appl. Phys. Lett. 86, 1 (2005).
113. T. Matsumoto, M. Daimon, H. Mimura, Y. Kanemitsu, and N. Koshida, J. Electrochem. Soc. 142, 3528 (1995).