Опубликована наша новая статья в журнале "SPIE Proceedings"

24 августа 2017 года
Совместимая с массовым производством технология изготовления монокристаллических серебряных метаматериалов и плазмонных устройств

За последние 20 лет были достигнуты значимые результаты в областях изготовления метаматериалов и плазмонных наноструктур. Тем не менее, большие омические потери в металлах и несовместимость технологии с массовым производством по-прежнему представляют собой наиболее серьезные проблемы, которые препятствуют прогрессу в области метаматериалов и плазмоники. Многие недавние исследования в основном сосредоточены на разработке альтернативных материалов с низкими потерями, таких как: нитриды, оксиды полупроводников II-VI, высоколегированные полупроводники и двумерные материалы. В этой работе показано, что серебряные пленки с идеальной монокристаллической структурой могут быть эффективным материалом с низкими потерями, что теоретически уже было хорошо известно. Представлено исследование оптических свойств пленок серебра с различной кристаллической структурой (от нанокристаллических до монокристаллических) и сформированных по новой технологии суб-50 нм монокристаллических непрерывных пленок с низкими потерями. Произведена оптимизация этой технологии дли снижения стоимости изготовления и получения пленок с оптическими потери ниже, чем в статье Джонсона и Кристи и субнанометровой шероховатости, что позволило максимизировать длину распространения поверхностного плазмона. Пленки характеризовались методами АСМ, СЭМ, рентгеновского анализа, профилометрии, спектроскопической эллипсометрии, а также для них измерена длина распространения поверхностного плазмона. Показана возможность изготовления ряда плазмонных наноустройств и метаматериалов на прозрачных (кварц, сапфир, слюда) и непрозрачных (кремний) подложках с использованием электронно-лучевой литографии и сухого травления, вместо обычно используемой технологии ФИП. Кроме того, разработана технология, совместимая с производством многослойных устройств. Исключено негативное влияние операций литографии и травления на качество серебряной пленки и изготовлены устройства миллиметровых плоадей с различными топологиями и превосходной воспроизводимостью для суб-100нм размерами. Технология опробована на опытно-промышленном производстве СПАЗЕРов, плазмонных датчиков, волноводов, метаповерхностей и т.д. Эти результаты могут быть использованы в качестве универсальной технологии производства устройств для широкого круга практических применений в области оптоэлектроники, связи, фотовольтаики и биотехнологии.

СЭМ изображения изготовленных плазмонных устройств
СЭМ изображения изготовленных плазмонных устройств

MASS PRODUCTION COMPATIBLE FABRICATION TECHNIQUES OF SINGLE-CRYSTALLINE SILVER METAMATERIALS AND PLASMONICS DEVICES
Ilya A. Rodionov; Alexander S. Baburin; Alexander V. Zverev; Ivan A. Philippov; Aidar R. Gabidulin; Alina A. Dobronosova; Elena V. Ryzhova; Alexey P. Vinogradov; Anton I. Ivanov; Sergey S. Maklakov; Alexander V. Baryshev; Igor V. Trofimov; Alexander M. Merzlikin; Nikolay A. Orlikovsky; Ilya A. Rizhikov

SPIE Proceedings (ImF 0.37)
Proceedings Volume 10343, Metamaterials, Metadevices, and Metasystems 2017, 1034337 (24 August 2017); doi: 10.1117/12.2271643
Все новости