Wetenschappers van het Moscow Institute of Physics and Technology hebben de optische eigenschappen van ultradunne goudfilms bepaald en gegevens bijgewerkt die sinds 1972 niet zijn veranderd.
Onderzoekers van het Moscow Institute of Physics and Technology, geleid door Valentin Volkov, hebben nauwkeurig de optische constanten gemeten van ultradunne goudfilms met een dikte van 20 tot 200 nanometer (een nanometer is een miljardste van een meter). Dergelijke films zijn een van de belangrijkste elementen van micro- en nano-optische en opto-elektronische apparaten. De resultaten van het werk zullen worden gebruikt om verschillende sensoren en geavanceerde elektronische apparaten te maken. Het overeenkomstige artikel van Russische wetenschappers stond in slechts een dag bovenaan de topdownloads op de Optics Express-website.
Tegenwoordig worden dunne metaalfilms veel gebruikt in compacte chemische en biologische sensoren, lichtdetectoren, zonnecellen en elementen van optische computers. Het beste materiaal voor hen en de daarop gebaseerde nanostructuren is goud - een metaal met een extreem hoge elektrische geleidbaarheid en weerstand tegen oxidatie. Om dergelijke nanodevices met gespecificeerde parameters te vervaardigen, is het echter noodzakelijk om hun optische eigenschappen uiterst nauwkeurig te meten. Doorgaans gebruiken onderzoekers tabelgegevens van werken die bijna een halve eeuw geleden zijn gepubliceerd.
Gedurende deze tijd is de techniek aanzienlijk veranderd - niet alleen het meten, maar ook de productie van films gebeurt anders, wat zowel hun eigenschappen als de nauwkeurigheid van metingen beïnvloedt. Natuurkundigen van het Moscow Institute of Physics and Technology selecteerden de optimale beginvoorwaarden (afzettingssnelheid en substraattemperatuur) om de beste optische eigenschappen voor de te meten films te verkrijgen.
Ze werden gekweekt op een gezuiverd siliciumsubstraat dat in een vacuümkamer was geplaatst. Er werd een container met een microfragment van goud tegenover geplaatst. Een bundel elektronen, versneld door een magnetisch veld, werd erop gericht. Met zijn hulp werd goud gesmolten en verdampt. De edelmetaalmoleculen "stuiterden" naar het substraat, vestigden zich erop en stolden. Deze methode voor het verkrijgen van ultrapure en ultradunne films wordt elektronenstraalverdamping genoemd.
Voorbereiding van een monster (een dunne laag goud) voor metingen op een spectrale ellipsometer. FOTO MIPT
Als gevolg hiervan zijn de auteurs van het werk erin geslaagd erachter te komen dat, tot een dikte van maximaal 80 nanometer, de optische eigenschappen van dunne goudfilms praktisch niet veranderen met een verandering in dikte. Met een dikte van minder dan 80 nanometer neemt zowel het optische verlies als de DC-weerstand voor goud aanzienlijk toe. Deze gegevens kunnen worden gebruikt om nog dunnere metaalfilms te ontwerpen en te maken. Ze zullen helpen bij het creëren van fundamenteel nieuwe opto-elektronische apparaten waar op verschillende gebieden veel vraag naar is. Dergelijke goudfilms van 40 nm dik worden al gebruikt om zeer gevoelige biosensoren te maken.
IVAN ORTEGA
Promotie video:
