Vedci z Moskovského fyzikálneho a technologického inštitútu určili optické vlastnosti ultratenkých filmov zlata a aktualizovali údaje, ktoré sa od roku 1972 nezmenili.
Vedci z Moskovského fyzikálneho a technologického inštitútu na čele s Valentinom Volkovom presne zmerali optické konštanty ultra tenkých vrstiev zlata s hrúbkou 20 až 200 nanometrov (nanometer je miliardtina metra). Takéto filmy sú jedným z hlavných prvkov mikro- a nano-optických a optoelektronických zariadení. Výsledky práce budú použité na vytvorenie rôznych senzorov a pokročilých elektronických zariadení. Zodpovedajúci článok ruských vedcov dosiahol najvyšší počet stiahnutí z webovej stránky Optics Express za jediný deň.
Tenké kovové filmy sa dnes široko používajú v kompaktných chemických a biologických senzoroch, detektoroch svetla, solárnych článkoch a prvkoch optických počítačov. Najlepším materiálom a nanoštruktúrami založenými na nich je zlato - kov s extrémne vysokou elektrickou vodivosťou a odolnosťou proti oxidácii. Aby sa však mohli vyrábať takéto nanoprístroje so stanovenými parametrami, je potrebné veľmi presne merať ich optické vlastnosti. Vedci zvyčajne používajú tabuľkové údaje z diel publikovaných takmer pred polstoročím.
Počas tejto doby sa technika výrazne zmenila - nielen meranie, ale aj výroba filmov sa vykonáva inak, čo ovplyvňuje ich vlastnosti a presnosť meraní. Fyzici z Moskovského fyzikálneho a technologického inštitútu vybrali optimálne počiatočné podmienky (rýchlosť nanášania a teplotu substrátu), aby získali najlepšie optické vlastnosti pre merané filmy.
Pestovali sa na vyčistenom kremíkovom substráte umiestnenom vo vákuovej komore. Proti nemu bola umiestnená nádoba s mikro fragmentom zlata. Nasmeroval na ňu lúč elektrónov urýchlený magnetickým poľom. S jeho pomocou sa zlato roztavilo a odparilo. Molekuly vzácneho kovu sa „odrazili“k substrátu, usadili sa na ňom a stuhli. Tento spôsob získavania ultračistých a ultratenkých filmov sa nazýva odparovanie elektrónovým lúčom.
Príprava vzorky (tenký zlatý film) na meranie na spektrálnom elipsometri. FOTO MIPT
Výsledkom bolo zistenie, že až do hrúbky až 80 nanometrov sa optické vlastnosti tenkých vrstiev zlata prakticky nemenia so zmenou hrúbky. Pri hrúbke menšej ako 80 nanometrov sa však optická strata ako aj jednosmerný odpor zlata výrazne zvyšujú. Tieto údaje môžu byť použité na navrhnutie a vytvorenie ešte tenších kovových filmov. Pomôžu pri vytváraní zásadne nových optoelektronických zariadení, o ktoré sa žiada v rôznych oblastiach. Takéto zlaté filmy s hrúbkou 40 nm sa už používajú na vytváranie vysoko citlivých biosenzorov.
IVAN ORTEGA
Propagačné video: