Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1а - Этапы изготовления шаблона
Рисунок 1b - СЭМ изображение шаблона
(слева), СЭМ изображение шаблона с нанесенной 11-ти слойной структурой (по центру), внешний вид полученной
структуры (справа)
Рисунок 1с - СЭМ изображения шаблона с
нанесенной 11-слойной структурой (слева и по центру), нанесенная на подложку структура (справа)
Рисунок 2 - Процесс печати
Рисунок 3 - (c) - образцы, полученные с
помощью одного и того же шаблона, (d) - СЭМ изображения образцов
Рисунок 4 - Зависимость коэффициента
пропускания (отражения) от длины волны для 3-х слойной (а) и 11-ти слойной структуры (b)

Печать метаматериалов

Ключевые слова:  литография, метаматериал, печать

Опубликовал(а):  Клюев Павел Геннадиевич

11 июля 2011

Нанометр уже писал о материалах с отрицательным показателем преломления (метаматериалах, левых средах). Электромагнитная волна, распространяющаяся в метаматериале, имеет противоположно направленные вектор Пойнтинга (связывается с переносом энергии) и волновой вектор (связывается с направлением распространения электромагнитной волны). Диэлектрическая и магнитная проницаемости в определенном частотном диапазоне принимают отрицательные значения. Метаматериалы представляют собой композиционные периодические структуры, свойства которых определяются не столько свойствами входящих в состав компонентов, сколько самой микроструктурой. Такую структуру можно рассматривать как сплошную для длин волн, заметно превосходящих размер составляющих ее элементов и расстояние между ними.

Примером материала с отрицательным показателем преломления в ближнем ИК диапазоне являются чередующиеся слои "металл-диэлектрик-металл" общей толщиной порядка 100 нм со сквозными отверстиями размерами от 100 до 500 нм и периодом порядка 500 нм, изготовленные методом ионно-лучевой литографии. Достоинством метода является его прекрасная разрешающая способность в микрометровом диапазоне вплоть до 0.01-0.02 мкм, что хорошо согласуется с параметрами рельефа структуры. Однако медленная скорость формирования рельефа и сложность технологического процесса, который необходимо повторять каждый раз для получения нового образца, затрудняют производство таких структур, в особенности, если их размеры достаточно велики.

Американский коллектив ученых предлагает печатный метод изготовления трехмерных структур "nanotransfer printing". Статья, посвященная этой теме, опубликована в свежем выпуске журнала Nature Nanotechnology. В работе была получена 11-ти слойная структура площадью 6,5 см2 со сквозными отверстиями, эффективный показатель преломления Re(n)=-7 на длине волны излучения 2,4 мкм (рис.1). На рис.1а схематически показаны основные этапы предложенной технологии. Сначала необходимо изготовить шаблон-печать, который в дальнейшем может быть многократно использован для нанесения (печати) желаемой структуры на подложку. Для изготовления шаблона используется метод литографии (soft nanoimprint lithography), с помощью которого формируют рельеф на кремниевой заготовке (рис.1b слева). Глубина протравленных в кремниевой заготовке отверстий - 1 мкм, период структуры 850 нм. Когда шаблон готов, на него методом электронно-лучевого напыления из газовой фазы (electron beam evaporation, physical vapor deposition) наносятся слои Ag (30 нм) и MgF2 (50 нм), в общей сложности 11 чередующихся слоев толщиной 430 нм (рис.1b по центру). Толщина наносимого слоя из Ag и MgF2 меньше глубины отверстий в шаблоне и напыляемые материалы оседают преимущественно на верхней плоской поверхности шаблона, хотя небольшая часть может осесть на стенках отверстий. Для облегчения процесса печати к напыленной структуре прикладывается слой папиросной бумаги, которая пропитывается 5% раствором плавиковой кислоты HF (рис.2). Затем на шаблон прикладывается подложка из полидиметилсилоксана (polydimethylsiloxane, PDMS): на подложке делается "оттиск" чередующихся "продырявленных" слоев серебра и фторида магния - структуры с отрицательным показателем преломления (рис.1b справа). При необходимости напечатанную структуру можно перенести на другую подложку. Остатки материала удаляются из шаблона, чтобы подготовить его к очередному кругу печати. В отличие от литографии, достоинством предложенной технологии являются низкие рабочие температуры и отсутствие тепловой и химической деградации материала, а также возможность печати на подложках большой площади.

На рис. 3 показаны три копии многослойной структуры, сделанные с использованием одного и того же шаблона, и СЭМ изображения этих образцов, свидетельствующие об однородности структуры материала и практическом отсутствии дефектов. На рис.4 показаны экспериментальные графики зависимости коэффициентов пропускания и отражения от длины волны излучения для структуры, состоящей из 3-х слоев (рис.4a) и 11-ти слоев соответственно (рис.4b). Как считают исследователи, полученные результаты свидетельствуют о перспективе применения данной технологии для изготовления трехмерных структур с отрицательным показателем преломления. Исследователи не исключают возможности комбинирования этой технологии с уже существующими (например, литографией).




Комментарии
Изящно придумано!
Да и изложено вполне разумно!

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Волокна SiC на поверхности кремния
Волокна SiC на поверхности кремния

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Пластырь по мотивам колючек кактуса быстро и эффективно собирает капли пота для анализа. Как нож сквозь масло, или секреты резки полимеров. Алмазное стекло из фуллеренов. Есть только миг: метаморфозы антиферромагнитного кристалла в терагерцовом импульсе. Лазерная нарезка струи или оптофлюидный резонанс.

С Новым годом!
Мы надеемся, что Новый год принесет всем удачи, новые достижения, откроет перспективы и сделает мир лучше. Поздравляем всех с Новым годом!

Наносистемы: физика, химия, математика (2021, Т. 12, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume12/12-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Электронные материалы Заочной Научно - Технологической Школы - 2021
А.А.Семенова, Е.А.Гудилин, коллектив авторов
С 15 ноября по 15 декабря 2021 в рамках XVI Всероссийской Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" проведено подготовительное мероприятие для потенциальных участников Олимпиады - Заочная Научно-Технологическая Школа (ЗНТШ'2021). В этой статье собраны основные факты и сборник электронных материалов ЗНТШ.

Десять лет перовскитной солнечной энергетики
Е.А.Гудилин , Mend Comm, А.Б.Тарасов, Н.Н.Удалова, А.А.Петров, другие авторы
Журнал Mendeleev Communications опубликовал виртуальный специальный выпуск «Ten years of hybrid perovskite photovoltaics and optoelectronics in the mirror of MAPPIC 2020 meeting»

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2021
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 8, 9, 10 и 11 июня 2021 г. Начало защит в 11.00. Защиты пройдут с использованием дистанционных образовательных технологий.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.