Участие в Конференции Progress In Electromagnetics Research Symposium-Spring (PIERS) 2017

Доклад и публикация ученых НОЦ ФМН на тему «Исследование изменения оптических свойств тонких пленок серебра во времени в зависимости от их кристаллической структуры». 

Серебро и золото – наиболее часто используемые материалы в оптике и плазмонике. Известно, что серебро имеет самые низкие оптические потери в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне длин волн. На основе серебряных пленок было продемонстрировано множество реализаций плазмонных устройств, включая спазеры, датчики, волноводы и другие. При этом у данного материала есть большой недостаток. Исследователи ранее неоднократно сообщали, что оптические свойства тонких серебряных пленок быстро ухудшаются с течением времени на атмосфере. Это явление было описано различными механизмами: быстрое окисление серебра, сорбция серы или кислорода, образование соединений серебра с хлором, серой и кислородом.

Мы представляем собственное исследование процесса изменения оптических свойств тонких пленок серебра, выполненное с использование спектроскопической эллипсометрии, и изменения химического состава на поверхности пленки, изученное с использованием Оже-электронной спектроскопии с момента осаждения пленки (извлечение на атмосферу из вакуумной камеры) в течение одного месяца. Представленные высококачественные изображения исследуемых структур, выполненные сканирующими электронными микроскопами, дополняют нашу работу.

Измерения проведены для следующих структур тонких пленок серебра: поликристаллическая структура с размером кристаллитов <500 нм и размером кристаллитов >2 мкм, а также монокристаллическая структура на различных подложках. Все тонкие пленки были изготовлены непосредственно перед измерениями методом высоковакуумного электронно-лучевого испарения. В исследовании использованы подложки из кремния, плавленого кварца и сапфира, так как они широко применяются в исследованиях и статьях, а также подходят для изготовления плазмонных устройств. Данное исследование может помочь оптимизировать технологию осаждения серебряных тонких пленок с точки зрения их защиты от ухудшения первоначальных оптических свойств. Кроме того, представлен общий механизм деградации серебряных тонких пленок с различной кристаллической структурой.

А.И. Иванов, И.А. Рыжиков, И.В. Трофимов, А.Р. Габидуллин, Д.О. Москалев, Ю.А. Панфилов, И.А. Родионов

Crystalline structure dependence on optical properties of silver thin film over time

Aleksandr S Baburin, Anton I Ivanov, Ilya A Ryzhikov, Igor V Trofimov, Aidar R Gabidullin, Dmitry O Moskalev, Yuri V Panfilov, Ilya A Rodionov

Conference 2017 Progress In Electromagnetics Research Symposium-Spring (PIERS)

https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8261984