Научная Россия: в НОЦ ФМН созданы волноводы с рекордной длиной распространения сигнала 250 мкм

11 февраля 2021 года

Команда НОЦ Функциональные Микро/Наносистемы на базе МГТУ им. Н.Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова» ГК «Росатом» разработала технологию создания плазмонных волноводов на основе тонких пленок золота с рекордной длиной распространения сигнала 250 мкм. Новые волноводы с уникальными свойствами найдут применение в волноводных оптических датчиках, высокочувствительных плазмонных сенсорах, а также оптических межсоединениях для процессоров нового поколения.

В НОЦ ФМН разработана технология создания плазмонных волноводов на основе тонких пленок золота, демонстрирующих непревзойденные характеристики: рекордную длину пробега поверхностного плазмона 250 мкм на оптических длинах волн, что соответствует значениям, полученным в результате численного моделирования, проведенного командой ИТПЭ РАН под руководством Александра Мерзликина. Продемонстрированная длина распространения сигнала является рекордной для плазмонных волноводов подобного типа на основе золота из опубликованных в литературе.

«Достигнутое рекордное значение распространения сигнала – это результат модельной оптимизации конструкции плазмонных волноводов и высокого уровня разработанной в Бауманке технологии. При пересечении таких волноводов сигнал не перетекает из одного в другой, это свойство позволяет увеличить плотность «упаковки» и, таким образом, делает плазмонные волноводы оптимальным решением для межсоединений в чипах на полупроводниках. Совместно мы разработали принципиально новые устройства, которые сделают сборки процессоров на чипе, плазмонные лазеры и сенсоры еще более эффективными», – отметил Александр Мерзликин, заместитель директора по науке ИТПЭ РАН.

Для создания плазмонных волноводов с рекордными характеристиками использовались ультратонкие (10-12нм) сплошные пленки золота без дефектов. Второе слагаемое успеха – собственное ноу-хау изготовления волноводов, включающее сложный многоступенчатый процесс плазмохимического травления, оптимизированного для каждой стадии формирования трехслойной тонкопленочной структуры Al2O3/ Au/ Al2O3.

«Травление стека золота с оксидом алюминия – крайне сложный процесс, практически всегда приводящий к полной деградации оптических свойств ультратонких пленок золота. Нашим ребятам удалось разработать нетривиальную технологию травления, которая не только обеспечивает формирование сверхкачественных наноструктур, но и позволяет добиться оптических и плазмонных свойств выше уровня лучших мировых образцов. Надеюсь, что технологические ноу-хау МГТУ и ВНИИА станут драйвером развития этой перспективной области нанофотоники», – отметил Илья Родионов, директор НОЦ Функциональные Микро/ Наносистемы.

FMN Lab JPG (2)_small.jpg

Разработанная технология в настоящее время уже используется для создания сверхчувствительных оптических газовых сенсоров (подробнее в публикации Optical properties of tungsten trioxide, palladium, and platinum thin films for functional nanostructures engineering в журнале Optics Materials Express).

Результаты работы опубликованы в статье Quarter-Millimeter Propagating Plasmons in Thin-Gold-Film-Based Waveguides for Visible Spectral Range в Journal of Lightwave Technology. 

Ссылка на новость на портале "Научная Россия": https://scientificrussia.ru/articles/sozdany-volnovody-na-osnove-zolota-s-rekordnoj-dlinoj-rasprostraneniya-signala-250-mkm

Все новости
Новая статья в Coatings Опубликована работа
Новая статья в Coatings
В НОЦ ФМН созданы серебряные пленки, улучшающие свойства с течением времени. Материал найдет применение в области нанофотоники, оптики, квантовых вычислений и коммуникаций.