Moskovan fysiikan ja tekniikan instituutin tutkijat ovat määritelleet ultraohut kultakalvojen optiset ominaisuudet päivittämällä tietoja, jotka eivät ole muuttuneet vuoden 1972 jälkeen.
Valentin Volkovin johtamat Moskovan fysiikan ja tekniikan instituutin tutkijat ovat mitanneet tarkasti ultraohutjen kultakalvojen, joiden paksuus on 20 - 200 nanometriä, optiset vakiot (nanometri on miljardi metriä). Tällaiset kalvot ovat mikro- ja nano-optisten ja optoelektronisten laitteiden pääelementtejä. Työn tuloksia käytetään erilaisten anturien ja edistyneiden elektronisten laitteiden luomiseen. Venäläisten tutkijoiden vastaava artikkeli kesti Optics Express -sivuston suosituimpia latauksia vain päivässä.
Nykyään ohuita metallikalvoja käytetään laajasti kompakteissa kemiallisissa ja biologisissa antureissa, valonilmaisimissa, aurinkokennoissa ja optisten tietokoneiden elementeissä. Paras materiaali heille ja niihin perustuville nanorakenteille on kulta - metalli, jolla on erittäin korkea sähkönjohtavuus ja hapettumiskestävyys. Sellaisten nanolaitteiden valmistamiseksi, joilla on määritellyt parametrit, on kuitenkin tarpeen mitata niiden optiset ominaisuudet erittäin tarkasti. Tyypillisesti tutkijat käyttävät taulukkotietoja lähes puoli vuosisataa sitten julkaistuista teoksista.
Tänä aikana tekniikka on muuttunut huomattavasti - mittausten lisäksi myös kalvojen tuotanto tehdään eri tavalla, mikä vaikuttaa sekä niiden ominaisuuksiin että mittausten tarkkuuteen. Moskovan fysiikan ja tekniikan instituutin fyysikot valitsivat optimaaliset lähtöolosuhteet (kerrostumisnopeus ja substraatin lämpötila) parhaiden optisten ominaisuuksien saamiseksi mitattaville kalvoille.
Niitä kasvatettiin puhdistetussa piisubstraatissa, joka oli asetettu tyhjiökammioon. Sitä vastapäätä asetettiin säiliö, jossa oli kultafragmentti. Siihen suuntautui magneettikentän kiihdyttämä elektronisuihku. Sen avulla kulta sulatettiin ja haihdutettiin. Jalometallimolekyylit "kimposivat" kohti substraattia, laskeutuivat siihen ja jähmettyivät. Tätä menetelmää erittäin puhtaan ja erittäin ohuen kalvon saamiseksi kutsutaan elektronisuihkun haihdutukseksi.
Näytteen (ohut kultakalvo) valmistelu mittauksia varten spektrisella ellipsometrillä. VALOKUVA
Tämän seurauksena työn kirjoittajat onnistuivat selvittämään, että jopa 80 nanometrin paksuuteen saakka ohuiden kultakalvojen optiset ominaisuudet eivät käytännössä muutu paksuuden muuttuessa. Alle 80 nanometrin paksuuden ollessa kullan optinen häviö ja tasavirtavastus kuitenkin kasvavat merkittävästi. Tätä tietoa voidaan käyttää suunnittelemaan ja luomaan vielä ohuempia metallikalvoja. Ne auttavat luomaan perusteellisesti uusia optoelektronisia laitteita, jotka ovat kysyttyjä eri aloilla. Tällaisia 40 nm paksuja kultakalvoja käytetään jo erittäin herkkien biosensorien luomiseen.
IVAN ORTEGA
Mainosvideo: