Эксπир
Регистрация / Вход

Создание двумерных фотонных наноструктур методами наносферной литографии с использованием поверхностных сил

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3345
Организация
ИФХЭ РАН
Руководитель работ
Соболев Владимир Дмитриевич
Продолжительность работ
2007 - 2008, 14 мес.
Бюджетные средства
1,5 млн
Внебюджетные средства
1,6 млн

Информация отсутствует

Соисполнители

Этапы проекта

1
01.08.2007 - 31.10.2007
Цели этапа:
анализ литературных данных; разработка методики экспериментальных исследований; подготовка и модернизация экспериментальных установок.
Результаты работы за отчетный период:
1. Проведен анализ научно-технической литературы и нормативно-технической документации по разрабатываемой теме. Исследованы возможности и перспективы наносферной литографии для создания планарных наноструктур. Разработана общая стратегия проведения исследований в рамках разрабатываемой темы.
2. Разработаны методики экспериментальных исследований, проведена подготовка и необходимая модернизация экспериментальных установок для создания и диагностики наноструктур, изготовленных методом наносферной литографии.
3. Разработан комплекс структурных и оптических методик для исследования фундаментальных свойств фотонно-кристаллических структур (электронно -микроскопических, линейных оптических и нелинейно-оптических).
Результаты выполнения 1 этапа контракта представлены на международных конференциях
Развернуть
2
01.11.2007 - 31.12.2007
Цели работы:
Создание двумерных фотонных наноструктур методами наносферной литографии с использованием поверхностных сил.
Цели этапа:
Разработка методики экспериментальных исследований, предназначенных для практической реализации фундаментальных принципов наносферной литографии с конечной целью доведения этой методики до уровня воспроизводимой, экономичной экспресс (время-малозатратной) и допускающей коммерциализацию нанотехнологии создания наноструктур функциональных материалов с заданными геометрическими параметрами (размером и формой нанообъектов, периодичностью, конфигурацией упорядочения и т.д.).
Результаты работы за отчетный период:
1. Отработаны технологические приемов термического и жидкостного химического удаления наносфер после создания маски-шаблона.
2. Разработан комплекс структурных и оптических методик для исследования фундаментальных свойств фотонно-кристаллических структур (электронно -микроскопических, линейных оптических и нелинейно-оптических).
3. Разработан комплекс методик исследования функциональных параметров фотонных кристаллов. Проведено исследования спектров коэффициента пропускания и отражения в диапазоне длин волн 400-1500 нм с целью определения положения запрещенной фотонной зоны (ЗФЗ). Установлены корреляции между положением ЗФЗ и структурными параметрами фотонных кристаллов и оптимизация структурных параметров фотонных кристаллов для заданных спектральных областей.
4. Создана экспериментальная установка оптического пинцета для оптического захвата и управления отдельными наночастицами субмикронного (100-800 нм) размера. Методика адаптирована к исследованию металлических наночастиц и диэлектрических наночастиц с ненулевым оптическим поглощением, включая магнитные наночастицы. Оптимизированы параметры оптического пинцета – фокусировка лазерного луча, его мощность и длина волны излучения для работы с металлическими и магнитными наночастицами.
5. Разработаны методы ближнепольной оптической, в том числе поляризационной, диагностики металлических наноструктур, взаимодействующих со светом на суб-длинноволновых масштабах. Разработаны схемы эффективного ввода и вывода излучения и сбора оптической информации в режиме линейно-оптической и нелинейно-оптической модуляции, определение эффективности модуляции.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
1. Развита методика многолучевого оптического пинцета для оптического захвата и управления отдельными наночастицами. Разработана и собрана установка двулучевого оптического пинцета на лучах ортогональной поляризации с варьируемым расстоянием между ловушками и возможностью прикладывать внешнее постоянное и переменное магнитное поле в область исследуемых образцов.
2. Написана программа для статистической обработки экспериментальных данных, получаемых в эксперименте с пинцетом. Проведена калибровка экспериментальной установки с использованием частиц диоксида кремния, по результатам которой получены численные значения эффективной жесткости двух оптических ловушек при разных положениях одной из ловушек относительно другой.
3. С помощью многолучевого оптического пинцета изучена взаимная корреляция движения двух трехмикронных частиц диоксида кремния, расположенных в воде на расстоянии 10 мкм друг от друга. Получено, что коэффициент взаимной корреляции движения частиц по оси, лежащей на линии соединяющей эти частицы, равен 0,004.
4. Изготовлены образцы планарных плазмонных метаматериалов различной геометрии, оптимизированных под управление состоянием поляризации света; получены спектральные характеристики поляризационных преобразований, осуществляемых анизотропными плазмонными метаматериалами. Показано, что массив анизотропных отверстий на некоторых длинах волн работает как линейный поляризатор, обладающий двумя направлениями, вдоль которых стремится выстроиться поляризация проходящего через него света. Углы поворота, зафиксированные в эксперименте, в максимуме составляют 50 градусов, эллиптичность света по интенсивности - 0,9. Показано, что существуют пики зависимостей поляризационных эффектов от длины волны, спектральное положение которых определяется положением плазмонных резонансов.
5. Получены спектральные характеристики поляризационных преобразований, осуществляемых анизотропными хиральными плазмонными метаматериалами. Получена спектральная картина дихроичного преобразования, установлена неортогональность собственных состояний поляризации для данной структуры.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.10.2008
Отработана методика изготовления методами сухого плазменного травления и жидкостного химического и электрохимического травления через наносферный шаблон экспериментальных образцов двумерных фотоннокристаллических микроразветвителей, мультиплексоров и микроволноводов, функционирующих в видимом и телекоммуникационном оптических диапазонах;
2. Методами сканирующей оптической микроскопии/спектроскопии и поляриметрии ближнего поля исследованы эффекты субдлинноволновой локализации светового электромагнитного поля и управления распространением света с пространственным разрешением.
3. Синтезированы суспензии микрочастиц диоксида кремния методом Штобера. Определена зависимость размера частиц от концентрации аммиака при постоянных значениях концентраций воды, ТЕОС (тетраэтоксисилан) и этилового спирта. Получены суспензии микросфер размером от 70 до 700 нанометров.
4. Исследована зависимость размера микрочастиц от времени синтеза. Показано, что размер частиц слабо зависит от времени синтеза при временах синтеза от 15 до 90 мин. Произведена седиментация суспензий микрочастиц диоксида кремния методом осаждения в гравитационном поле. Установлена зависимость среднего размера частиц от времени осаждения микрочастиц, позволяющая уменьшать дисперсию размеров микросфер на 25%
5. Отработана методика послойного осаждения полиэлектролита полидиалилдиметиламмониумхлорида на поверхность частицы диоксида кремния. Установлена зависимость толщины осаждаемого слоя при различных концентрациях полиэлектролита и частиц диоксида кремния, а также при различных временах осаждения. Установлено соотношение концентраций суспензии частиц диоксида кремния и полиэлектролита и времени осаждения, при которых происходит осаждение монослоя полиэлектролита, составивших частиц диоксида кремния 2.5 мг/мл, полиэлектролита 1.25 мг/мл при времени осаждения 10 мин.
6. Получены функциональные магнитоактивные микрочастицы на основе кварцевых микросфер методом поуровнего осаждения полиэлектролита и магнитных частиц на поверхность частицы диоксида кремния. Синтезированы золи частиц золота. Определен их средний размер составивший 15 ± 3 нм. На основании данных спектроскопии пропуская показано наличие плазмонных резонансов, проявляющихся в резонансном увеличении поглощения в окрестности 540 нм
7. Разработаны методы контроля локальной поляризации света с помощью планарных плазмонных метаматериалов, изготовленных методами наносферной литографии с контролируемым управлением поверхностными силами и фокусированного ионного пучка.
8. Проведено обобщение результатов предыдущих этапов работ. Сформулированы требования для технического задания на ОКР.
Характеристики полученных образцов соответствуют требованиям технического задания.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Продолжительность работ
2011 - 2013, 29 мес.
Бюджетные средства
1,5 млн
профинансировано
Продолжительность работ
2012 - 2013, 13 мес.
Бюджетные средства
1,96 млн
Организация
ООО "СВД.Спарк"
профинансировано
Тема
Создание элементов микроэлектромеханических фотонных переключателей с интегрированными функциональными наноструктурами и наноматериалами для информационно-телекоммуникационных систем.
Продолжительность работ
2008, 2 мес.
Бюджетные средства
2,5 млн
Количество заявок
3
Тема
Разработка фотонных субмикро- и наноструктур на кристаллических поверхностях и пленках для перестраиваемого аномального пропускания и преобразования частот видимого света.
Продолжительность работ
2012 - 2013, 18 мес.
Бюджетные средства
14,9 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка методов невозмущающей диагностики поверхностных наноструктур с помощью рассеяния электромагнитных полей.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1
Тема
Создание методов и средств измерений динамических характеристик поверхностных плазмонов в наноструктурах и метаматериалах.
Продолжительность работ
2011, 2 мес.
Бюджетные средства
5 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка технологии получения высокочистых безметалльных проявителей для литографии.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 15 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
2