КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 22-79-00049
НазваниеПрямая лазерная запись дифракционных структур на металлических пленках с антиотражающим покрытием
Руководитель Белоусов Дмитрий Александрович, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл
Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-711 - Методы наноструктурирования (нанолитография и сопутствующие процессы)
Ключевые слова дифракционная оптика, термохимическая технология, прямая лазерная запись, дифракционные структуры, тонкие плёнки металлов, многослойные плёнки, антиотражающие покрытия, коэффициент поглощения
Код ГРНТИ29.31.27
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В настоящее время активно ведутся исследования в области поиска тонкопленочных материалов, пригодных для формирования поверхностного микро- и нанорельефа с использованием термохимической технологии лазерной записи, а также режимов их обработки. Интерес к этим исследованиям обусловлен непрерывно возрастающими требованиями к современным устройствам и приборам, в которых, в частности, используются оптические элементы с дифракционной структурой. Данные элементы позволяют осуществлять светоделительные, фокусирующие, поляризационные, корректирующие и другие преобразования исходного волнового фронта, эффективно расширяя функциональные возможности элементной базы оптических компонентов. Исследования в этой области актуальны как для развития существующих, так и для создания новых экономически-эффективных технологических производств.
Предлагаемый проект направлен на развитие физических основ формирования поверхностных микро- и наноструктур методами прямой безрезистной лазерной записи, с целью повышения экономической эффективности, производительности и снижения погрешностей изготовления рассчитанной топологии. Одной из проблем при формировании поверхностного рельефа на металлических плёнках переходных металлов, например на плёнках титана, с использованием термохимической технологии лазерной записи является постепенное окисление поверхностного слоя напылённой на подложку металлической плёнки. Это приводит к нестабильности её параметров, как в процессе записи, так и к нестабильности контраста сформированной дифракционной структуры. В рамках предварительных исследований, проведённых при выполнении проекта РНФ № 17-19-01721 научным коллективом лаборатории дифракционной оптики ИАиЭ СО РАН, включая автора данного проекта, было показано, что тонкий слой кремния (~5 нм), напылённый на плёнку металла, позволяет защитить её от нежелательного пассивного окисления и при этом не препятствует диффузии кислорода из атмосферы при термохимическом локальном лазерном нагреве в процессе записи. Кроме того, напыление тонкого слоя кремния позволяет существенно увеличить поглощение излучения на длине волны лазерного записывающего пучка, что актуально с точки зрения повышения производительности термохимической записи оксидных структур. В рамках предлагаемого проекта планируется дальнейшее проведение исследований в данном направлении, с целью развития термохимической технологии прямой лазерной записи на металлических плёнках с антиотражающим покрытием. Помимо плёнок титана будут исследованы и другие металлические плёнки (например, хром, гафний и цирконий), в совокупности с оптимизацией толщины напыляемого металлического слоя, а также другие антиотражающие неорганические покрытия, которые, возможно, позволят добиться лучших результатов.
Напыление кремния на металлическую плёнку в качестве антиотражающего покрытия, по результатам предварительных исследований, позволяет добиться увеличения поглощения ~ в 1.9 раза. Это может позволить использовать стандартные литографические системы лазерной записи по фоторезисту, для прямой безрезистной лазерной записи на металлических плёнках, что также планируется исследовать в рамках данного проекта.
Также, в настоящее время, большое внимание уделяется исследованию и поиску практических приложений термохимических лазерно-индуцированных периодических поверхностных структур (ТЛИППС), которые формируются под воздействием импульсного лазерного пучка с низкоапертурной фокусировкой. Предварительно проведённые исследования показали, что тонкие плёнки гафния являются перспективным материалом для высокопроизводительной записи ТЛИППС с высокой степенью упорядоченности и низкой дефектностью структуры. Повышение поглощения лазерного излучения при записи на металлических плёнках с антиотражающим покрытием должно позволить повысить производительность записи ТЛИППС и, возможно, улучшить их упорядоченность, за счёт сокращения числа импульсов в области локального лазерного воздействия, которое необходимо для формирования периодической структуры на модифицируемой поверхности. В рамках предлагаемого проекта планируется исследовать возможность формирования ТЛИППС путём их записи на многослойных металлосодержащих плёнках, подбирая материалы и оптимизируя толщину слоёв, с целью получить периодические структуры с высокой упорядоченностью и минимальной дефектностью.
Указанные исследования непосредственно согласуются с «Приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники в РФ» (раздел «Индустрия наносистем и материалов»). Реализация задач Проекта будет способствовать дальнейшему прогрессу в области лазерных технологий для синтеза перспективных элементов нанофотоники и дифракционной оптики.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ