Michał DUDEK1, Ewelina BIAŁEK2, Małgorzata NOREK2, Paweł MARĆ1
1Instytut Fizyki Technicznej, Wojskowa Akademia Techniczna, ul. gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa
2Instytut Inżynierii Materiałowej, Wojskowa Akademia Techniczna, ul. gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa
Anodowanie aluminium jest procesem elektrochemicznym, który polega na wytworzeniu warstwy tlenku glinu (Al2O3) na powierzchni tego metalu. Podczas anodowania, aluminium jest poddawane procesowi elektrolizy w kąpieli kwasowej z użyciem kwasu siarkowego lub szczawiowego przy napięciu zwykle 5-50 V. Wytworzona warstwa Al2O3 charakteryzuje się nierówną, porowatą strukturą o głębokości i geometrii porów zależnych od parametrów procesu anodowania – czasu, przyłożonego napięcia, natężenia czy gęstości ładunków.
W takcie przeprowadzania procesu anodowania możliwe jest wprowadzenie dodatkowej modulacji napięcia lub gęstości prądu, co skutkuje możliwością otrzymania struktur o periodycznych zmianach w geometrii porów. To z kolei przekłada się bezpośrednio na właściwości optyczne wytwarzanych struktur. Ponieważ zmiany te realizowane są w skali nanometrów, o końcowych właściwościach optycznych decyduje rozkład efektywnego współczynnika załamania wszystkich warstw. Skutkuje to możliwością wytwarzania filtrów optycznych w pełnym zakresie widzialnym oraz bliskiej podczerwieni.
Do pełnej analizy wytworzonych struktur anodowanego tlenku glinu niezbędne jest porównanie wyników eksperymentalnych z symulacjami numerycznymi. Do modelowania wspomnianych struktur została wykorzystana metoda macierzy przejścia, która pozwala na symulacje wielowarstwowych struktur o zadanym rozkładzie współczynnika załamania wynikającym bezpośrednio z właściwości materiałowych i geometrycznych struktur Al2O3.
Wyniki uzyskane zarówno eksperymentalnie, jak i w trakcie modelowania numerycznego, potwierdzają możliwość wytwarzania wyspecjalizowanych struktur fotonicznych o właściwościach filtrów optycznych – zarówno szeroko- jak i wąskopasmowych w zakresie widzialnym oraz bliskiej podczerwieni. Dodatkowo, możliwe jest uzyskanie przestrajalnych filtrów optycznych – o filtrowanym paśmie zależnym od kąta padania wiązki.
Literatura
[1] Ewelina Białek, M. Włodarski, M. Norek, Influence of Anodization Mode and Temperature on the Optical Properties of Photonic Crystals Based on Porous Anodic Alumina, Wydawca, miejsce i rok wydania
[2] M. Norek, Self-Ordered Porous Anodic Alumina with Large Pore Intervals: Review on Experimental and Theoretical Research, Journal of The Electrochemical Society Volume 169 (2022) pp. 123503