Трехмерные фотонные кристаллы на основе бездефектных пористых пленок анодного оксида алюминияНИР

Three-dimensional photonic crystals based on defect-free porous anodic alumina films

Источник финансирования НИР

грант РНФ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 9 августа 2019 г.-30 июня 2020 г. Отработка подходов к структурированию поверхности поликристаллических алюминиевых фольг с последующим анодным окислением металла
Результаты этапа: Апробированы различные подходы к формированию на поверхности алюминия гексагонального массива углублений, выступающих в качестве зародышей пор при последующем анодировании: 1) Метод лазерной интерференционной литографии реализован с использованием лазерного диода с длиной волны 405 нм. Используемая интерференционная схема представляет собой Al фольгу со слоем фоторезиста ФП-05Ф, наклоненную под углом 45° к падающему лучу, и два серебряных зеркала, расположенных под углом 120º друг к другу и перпендикулярно поверхности алюминия. В результате облучения и последующего проявления наблюдается фрагментарное формирование гексагонального массива с периодом около 375 нм на площади ~ 0,5 см2. 2) Электронная литография с последующим плазмохимическим травлением через маску резиста приводит к формированию бездефектного гексагонального массива трубок на поверхности алюминия с периодом около 500 нм и глубиной отверстий в центре трубки ~ 8 нм. Размер указанного массива составляет 150×150 мкм. 3) Травление поверхности алюминия фокусированным пучком ионов галлия является прямым одностадийным подходом к формированию массива углублений с периодом от 100 нм. Основным недостатком применения ионного пучка является загрязнение поверхностного слоя алюминия ионами галлия, что приводит к необходимости введения дополнительных стадий при последующем анодировании. При реализации проекта наибольший прогресс в получении бездефектных пористых пленок анодного оксида алюминия достигнут при структурировании поверхности металла с помощью фокусированного ионного пучка. Для устранения негативного эффекта внедрения галлия при структурировании алюминия предложено две методики. Первая заключается в травлении фокусированным ионным пучком не алюминия, а плотного оксидного слоя, предварительно сформированного на его поверхности. Повторное анодирование и последующее селективное удаление оксидного слоя приводит к структурированию Al фольги в виде гексагонального массива зародышей пор. Последующее анодирование в 0,1 М ортофосфорной кислоте при напряжении 195 В позволило получить малодефектные пористые пленки анодного оксида алюминия с периодом 465 нм, диаметром каналов 229 нм и толщиной около 30 мкм. Доля пор в гексагональном окружении на площади ~ 750 мкм2 составляет более 85% при мозаичности пористой структуры около 2°. Вторая методика адаптирована для получения бездефектных пористых структур с периодом около 100 нм и включает несколько последовательных стадий анодирования и последующего селективного растворения оксидного слоя с целью удаления галлия из приповерхностного слоя Al фольги с сохранением бездефектной структуры массива зародышей пор. В результате анодирования структурированного таким образом алюминия в 0,3 М щавелевой кислоте при напряжении 49 В получены малодефектные пористые пленки анодного оксида алюминия с периодом 118 нм, диаметром каналов 37 нм и толщиной около 30 мкм. Доля пор в гексагональном окружении на площади ~ 500 мкм2 составляет более 95% при мозаичности пористой структуры менее 2°.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".