Naukowcy z Moskiewskiego Instytutu Fizyki i Technologii określili właściwości optyczne ultracienkich warstw złota, aktualizując dane, które nie zmieniły się od 1972 roku.
Naukowcy z Moskiewskiego Instytutu Fizyki i Technologii, kierowani przez Valentina Wołkowa, dokładnie zmierzyli stałe optyczne ultracienkich warstw złota o grubości od 20 do 200 nanometrów (nanometr to miliardowa część metra). Takie folie są jednym z głównych elementów urządzeń mikro- i nanooptycznych oraz optoelektronicznych. Wyniki prac posłużą do stworzenia różnorodnych sensorów i zaawansowanych urządzeń elektronicznych. Odpowiedni artykuł rosyjskich naukowców znalazł się na szczycie listy najpopularniejszych pobrań na stronie Optics Express w ciągu zaledwie jednego dnia.
Obecnie cienkie folie metalowe są szeroko stosowane w kompaktowych czujnikach chemicznych i biologicznych, detektorach światła, ogniwach słonecznych i elementach komputerów optycznych. Najlepszym materiałem na nie i oparte na nich nanostruktury jest złoto - metal o niezwykle wysokiej przewodności elektrycznej i odporności na utlenianie. Aby jednak wytworzyć takie nanourządzenia o określonych parametrach, konieczne jest niezwykle dokładne zmierzenie ich właściwości optycznych. Zazwyczaj badacze wykorzystują dane tabelaryczne z prac opublikowanych prawie pół wieku temu.
W tym czasie technika znacznie się zmieniła - nie tylko pomiary, ale również produkcja folii odbywa się inaczej, co wpływa zarówno na ich właściwości, jak i dokładność pomiarów. Fizycy z Moskiewskiego Instytutu Fizyki i Technologii wybrali optymalne warunki początkowe (szybkość osadzania i temperaturę podłoża), aby uzyskać najlepsze właściwości optyczne mierzonych warstw.
Wyhodowano je na oczyszczonym podłożu krzemowym umieszczonym w komorze próżniowej. Naprzeciw niego umieszczono pojemnik z mikro-fragmentem złota. Skierowana została na nią wiązka elektronów przyspieszonych przez pole magnetyczne. Z jego pomocą złoto zostało stopione i odparowane. Cząsteczki metalu szlachetnego „odbijały się” w kierunku podłoża, osiadały na nim i zestalały. Ta metoda otrzymywania ultraczystych i ultracienkich warstw nazywana jest odparowywaniem wiązki elektronów.
Przygotowanie próbki (cienka warstwa złota) do pomiarów na elipsometrze spektralnym. PHOTO MIPT
W rezultacie autorom pracy udało się odkryć, że przy grubości do 80 nanometrów właściwości optyczne cienkich warstw złota praktycznie nie zmieniają się wraz ze zmianą grubości. Jednak przy grubości mniejszej niż 80 nanometrów straty optyczne, a także rezystywność DC dla złota znacznie się zwiększają. Dane te można wykorzystać do projektowania i tworzenia jeszcze cieńszych folii metalowych. Pomogą w tworzeniu całkowicie nowych urządzeń optoelektronicznych, które są poszukiwane w różnych dziedzinach. Takie warstwy złota o grubości 40 nm są już wykorzystywane do tworzenia bardzo czułych biosensorów.
IVAN ORTEGA
Film promocyjny:
