|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Получение микроструктур с субмикронной периодичностью методом двухфотонной 3D-печати с последующим отжигомдипломная работа (Магистр)
- Научные руководители: Витухновский А.Г., Климонский С.О.
- Автор: Кузнецов Александр Сергеевич
- Тип: Магистр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2022
- Аннотация: Фотонно-кристаллические структуры с полной – наблюдаемой для всех направлений – фотонной запрещённой зоной представляют огромный интерес для квантовой оптики и фотоники – так, для таких материалов были теоретически предсказаны и – для случая ближней ИК-области – экспериментально показаны уникальные возможности контроля за испусканием и распространением излучения. К сожалению, задача их получения для видимой области в настоящее время не решена в полной мере. Последняя требует получения структур с периодом порядка нескольких сотен нанометров из высокопреломляющих – вероятно, неорга-нических или гибридных – материалов – и, поскольку их прямое изготовление крайне за-труднительно, перспективным выглядит путь получения подходящего фотонно-кристаллического темплата с последующим инвертированием материалом с высоким показателем преломления. В связи с этим приобретает актуальность цель нашей работы – определение параметров двухфотонной литографии, подходящих для изготовления высококачественных фотонно-кристаллических темплатов со структурой «поленницы» на основе гибридного фоторезиста OrmoComp®, и режима температурной обработки, позволяющего достичь в таких структурах субмикронной периодичности без их разрушения. Нашими основными задачами являлись: получение образцов «поленниц» на основе OrmoComp® методом двухфотонной 3D-печати, электронно-микроскопическое исследование изготовленных структур с целью определения подходящих параметров печати и проявки, подбор режима температурной обработки и отжиг образцов в инертной атмосфере с целью уменьшения их периода. В наших экспериментах была использована установка Nanoscribe Photonics Professional GT с фемтосекундным титан-сапфировым лазером (длина волны – около 780 нм, длина импульса – 150 фс, частота повторения – 80 МГц); скорость движения подложки при печати составляла до 170 мкм/с. Для проявки образцов использовался «стандартный» двухстадийный протокол, состоящий из 20-минутной выдержки в проявителе OrmoDev® – смеси iPrOH и МЭК – и 30-секундной, для уменьшения деформаций при высыхании – в жидкости Novec 6100 (смеси метоксиперфторбутанола и метоксиперфторизобутанола) – либо его модифицированная версия, в которой после 10 минут проявки в OrmoDev® образец перемещал-ся в сосуд с чистым проявителем, а следующие 10 минут выдержки проходили под УФ-лампой. Подобранный нами режим термической обработки включал, при постоянном потоке Ar в 20 мл/мин, нагрев до 550 °C со скоростью 0.5 °C/мин и выдержку при максимальной температуре в течение 30 мин. В случае «стандартного» протокола получение качественных структур оказалось затруднительным ввиду деформации образцов, напечатанных при средней мощности лазера в 14 мВт и меньше, и тенденции к образованию вместо периодической структуры сплошного блока материала при мощности в 16 мВт и выше; при этом протокол с дополнительной УФ-засветкой позволил получить качественные структуры в диапазоне от 12.5 до 15 мВт. В результате отжига «поленницы» размером 25 на 25 мкм и высотой 25 мкм сжимались без выраженных деформаций, но их высоты было недостаточно для достижения изотропного сжатия; аналогичные образцы высотой 50 мкм, напротив, достигали изотропного сжатия на определённом расстоянии от подложки, но, ввиду недостаточной прочности, в большей или меньшей степени подвергались деформации в виде «заваливания» набок. Данная проблема была решена увеличением латеральных размеров структур до 30 на 30 мкм – в таком случае «поленницы» изотропно сжимались в 2.05 – 2.4 раза, не испытывая деформаций. Таким образом, нами были изготовлены образцы «поленниц» на основе OrmoComp®, определены параметры печати и проявки, позволяющие получить качественные структуры, и подобран режим термической обработки, позволяющий достичь равномерного сжатия образцов с целью получения субмикронной (600 – 640 нм) периодичности.
- Добавил в систему: Климонский Сергей Олегович