Например, Бобцов

УПРОЧНЕНИЕ ПРОЗРАЧНЫХ ПРОВОДЯЩИХ ПОКРЫТИЙ И “МЯГКИХ” МАТЕРИАЛОВ ИК ДИАПАЗОНА СПЕКТРА ПРИ ПРИМЕНЕНИИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

ÓÄÊ 539.19:535.39: 532.783; 621.373.826

ÓÏÐÎ×ÍÅÍÈÅ ÏÐÎÇÐÀ×ÍÛÕ ÏÐÎÂÎÄßÙÈÕ ÏÎÊÐÛÒÈÉ È “ÌßÃÊÈÕ” ÌÀÒÅÐÈÀËΠÈÊ ÄÈÀÏÀÇÎÍÀ ÑÏÅÊÒÐÀ ÏÐÈ ÏÐÈÌÅÍÅÍÈÈ ÍÀÍÎÒÅÕÍÎËÎÃÈÉ

© 2008 ã. © 2008 ã.

Í. Â. Êàìàíèíà, äîêòîð ôèç.-ìàò. íàóê; Ï. ß. Âàñèëüåâ; Â. È. Ñòóäåíîâ, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê; Þ. Å. Óñàíîâ, êàíä. òåõí. íàóê
ÍÏÊ “Ãîñóäàðñòâåííûé îïòè÷åñêèé èíñòèòóò èì. Ñ.È. Âàâèëîâà”, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã
Å-mail: nvkamanina@hotmail.com

Ñ ïðèìåíåíèåì íîâûõ íàíîòåõíîëîãèé ïðîâåäåíà îáðàáîòêà ïðîçðà÷íûõ ïðîâîäÿùèõ ïîêðûòèé íà îñíîâå îêèñëîâ èíäèÿ è îëîâà, îðãàíè÷åñêèõ ñòåêîë, à òàêæå “ìÿãêèõ” ìàòåðèàëîâ ÈÊ äèàïàçîíà: CaF2, BaF2, MgF2 è äð. Ïîêàçàíî, ÷òî ìåõàíè÷åñêàÿ ïðî÷íîñòü ïîêðûòèé è ìàòåðèàëîâ ìîæåò áûòü óâåëè÷åíà â 3–10 ðàç ïðè ñîõðàíåíèè èõ ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê. Óñòàíîâëåíî ñóùåñòâåííîå óëó÷øåíèå ëàçåðíîé ïðî÷íîñòè â âèäèìîì è áëèæíåì ÈÊ äèàïàçîíàõ.

Êîäû OCIS: 160.0160, 230.3720, 240.0240.

Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 22.10.2007.

Ñîâðåìåííîå ðàçâèòèå íàíîòåõíîëîãèé ñóùåñòâåííî ðàñøèðÿåò îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ ðàçëè÷íûõ ìàòåðèàëîâ, â òîì ÷èñëå îïòè÷åñêèõ, è ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü íàíîîáúåêòû äëÿ èõ ìîäèôèêàöèè è óëó÷øåíèÿ ðÿäà òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê.  äàííîì ñîîáùåíèè ïîêàçàíû ïðåèìóùåñòâà èñïîëüçîâàíèÿ íàíîîáúåêòîâ è îáðàáîòêè ïîâåðõíîñòè ìàòðè÷íîãî ìàòåðèàëà ñ íàíåñåííûìè íàíîîáúåêòàìè ïîâåðõíîñòíîé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíîé (ÏÝÂ) äëÿ óâåëè÷åíèÿ ìåõàíè÷åñêîé è ëàçåðíîé ïðî÷íîñòè ïðè óñëîâèè ñîõðàíåíèÿ èõ ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê.
 òàáëèöàõ 1 è 2 ïîêàçàíû âûáîðî÷íûå ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ìåõàíè÷åñêîé è ëàçåðíîé ïðî÷íîñòè îáðàáîòàííûõ ìàòåðèàëîâ, à íà ðèñóíêå ïðèâåäåí äëÿ ïðèìåðà ñïåêòð ïðîïóñêàíèÿ BaF2 äëÿ äîêàçàòåëüñòâà ñîõðàíåíèÿ ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê. Ñïåêòð ñíÿò íà ñïåêòðîìåòðå Perkin-Elmer Lambda 9.
Èç ïðèâåäåííûõ â òàáë. 1 äàííûõ âèäíî, ÷òî àáðàçèâíàÿ ïðî÷íîñòü “ìÿãêèõ” ìàòåðèàëîâ ÈÊ äè-

Òàáëèöà 1. Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòè îáðàáîòàííûõ ìàòåðèàëîâ

Ìàòåðèàë
Îðãàíè÷åñêîå ñòåêëî Îðãàíè÷åñêîå ñòåêëî + íàíîîáðàáîòêà BaF2 BaF2 + íàíîîáðàáîòêà MgF2 MgF2 + íàíîîáðàáîòêà

Ìåõàíè÷åñêàÿ (àáðàçèâíàÿ) ïðî÷íîñòü,÷èñëî îáîðîòîâ*
200–400 1500–3000
200 3000 1000 3000

* Ìåõàíè÷åñêàÿ ïðî÷íîñòü îïðåäåëÿëàñü ïî ÷èñëó îáîðîòîâ íà èñòèðàíèå äî ïîÿâëåíèÿ îò÷åòëèâîãî êîëüöà. Çíà÷åíèå 3000 îáîðîòîâ ñîîòâåòñòâóåò ïîÿâëåíèþ îò÷åòëèâîãî êîëüöà íà êâàðöåâîì ñòåêëå Ê8 è ñîîòâåòñòâóåò íóëåâîé ïðî÷íîñòè. Ìåõàíè÷åñêàÿ ïðî÷íîñòü íà èñòèðàíèå áûëà èññëåäîâàíà íà ïðèáîðå ÑÌ-55 (ðàçðàáîòêà ÍÈÒÈÎÌ ÂÍÖ “ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà”) ïðè íàãðóçêå íà èíäåíòîð 100 ã.

Òàáëèöà 2. Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ ëàçåðíîé ïðî÷íîñòè îáðàáîòàííûõ ïîêðûòèé

Òèï ñëîÿ è îáðàáîòêè

Ïëîòíîñòü ýíåðãèè ïðè îáðàáîòêå, Äæ cì–2

Ïëîòíîñòü ýíåðãèè,
ðàçðóøàþùàÿ ñëîé, Äæ cì–2

×èñëî ëàçåðíûõ èìïóëüñîâ
äî ðàçðóøåíèÿ îáðàçöà ïðè
îïðåäåëåííîì óðîâíå ïëîòíîñòè ýíåðãèè, Äæ cì–2

Íå îáðàáîòàííûé ITO
ITO ñ ÏÝÂ
ITO, ïîêðûòûé HfO2* ITO, ïîêðûòûé HfO2, çàòåì îáðàáîòàííûé ÏÝÂ
ITO, ïîêðûòûé íàíîòðóáêàìè
ITO, ïîêðûòûé íàíîòðóáêàìè, çàòåì îáðàáîòàííûé ÏÝÂ

0,35–0,5 1,025–1,05 0,375–0,6 0,88–1,06
0,4–0,7 0,94–1,25

0,65–0,67 1,25
0,67–0,7 0,18–1,25
0,75 0,5–1,56

10 ïðè 0,66 7–10 ïðè 1,25
10 ïðè 0,7 7–10 ïðè 1,2
10 ïðè 0,75 10 ïðè 1,5

* Òðàäèöèîííî ïîêðûòèÿ íà îñíîâå îêèñëîâ ãàôíèÿ èñïîëüçóþòñÿ äëÿ óëó÷øåíèÿ îäíîðîäíîñòè ïîâåðõíîñòè è ñãëàæèâàíèÿ îòäåëüíûõ äåôåêòîâ íà îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòàõ.

“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 1, 2008

83

Ïðîïóñêàíèå, %

àïàçîíà ñïåêòðà ñóùåñòâåííî âîçðàñòàåò ïîñëå ïðèìåíåíèÿ ðàçðàáîòàííûõ íàíîòåõíîëîãèé, ïðè ýòîì ñòîèò çàìåòèòü – íàáëþäàåòñÿ íåêîòîðîå “ïðîñâåòëåíèå” èññëåäóåìûõ ñèñòåì, ÷òî îáóñëîâëåíî ôèçèêî-õèìè÷åñêèìè îñîáåííîñòÿìè ïðèìåíÿåìûõ íàíîîáúåêòîâ. Ìåõàíèçì óïðî÷íåíèÿ ìàòåðèàëîâ ïðè èñïîëüçîâàíèè íàíîîáúåêòîâ, à òàêæå ëàçåðíîé îáðàáîòêè â íàñòîÿùåå âðåìÿ èçó÷àåòñÿ. Ñîõðàíåíèå æå ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê, à çà÷àñòóþ è óâåëè÷åíèå ïðîïóñêàíèÿ ìàòðè÷íûõ ñòðóêòóð ïðè îáðàáîòêå ïîâåðõíîñòè íàíîîáúåêòàìè îáóñëîâëåíî òåì îáñòîÿòåëüñòâîì, ÷òî äàííûå íàíîîáúåêòû îáëàäàþò äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòüþ, ìíè-
1 90 2
80
70 2 4 6 8 10 λ, ìêì
Ñïåêòðû ïðîïóñêàíèÿ îáðàçöîâ ïðè ècïîëüçîâàíèè ïîäëîæåê íà îñíîâå BaF2. 1 – îáðàçåö, îáðàáîòàííûé ñ èñïîëüçîâàíèåì ïðåäëàãàåìîé íàíîòåõíîëîãèè, 2 – íåîáðàáîòàííûé îáðàçåö.

ìàÿ ÷àñòü êîòîðîé, îòâåòñòâåííàÿ çà ïîãëîùåíèå, ïðàêòè÷åñêè ðàâíà íóëþ â áëèæíåì ÈÊ äèàïàçîíå ñïåêòðà.
Èç äàííûõ òàáë. 2 âèäíî, ÷òî ëàçåðíàÿ ïðî÷íîñòü ïðîçðà÷íûõ ïðîâîäÿùèõ ïîêðûòèé íà îñíîâå îêèñëîâ èíäèÿ è îëîâà (ITO) (èñïîëüçóåìûõ, â ÷àñòíîñòè, ïðè èçãîòîâëåíèè ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííûõ ìîäóëÿòîðîâ ñâåòà è â êà÷åñòâå ïðîâîäÿùåãî ñëîÿ â äèñïëåéíûõ ýëåìåíòàõ), ïîêðûòûõ íàíîòðóáêàìè, ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå âûñîêîé. Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî âñå èññëåäîâàíèÿ ëàçåðíîé ïðî÷íîñòè ITO áûëè ñäåëàíû ïðè èñïîëüçîâàíèè êâàðöåâûõ ïîäëîæåê, ÷òîáû èçáåæàòü âëèÿíèÿ ñâèëåé è äèñëîêàöèé â ñòåêëàõ. Ñòîèò ñêàçàòü, ÷òî â ýòèõ ýêñïåðèìåíòàõ äàæå ïðè ïðåâûøåíèè ïëîòíîñòè âîçäåéñòâóþùåé ýíåðãèè ~1,5 Äæ cì–2 âûõîäíàÿ ïëîòíîñòü ýíåðãèè èçìåíÿëàñü íå áîëåå ÷åì íà 10%.
Èòàê, â äàííîì èññëåäîâàíèè ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ íàíîîáúåêòîâ è òåõíîëîãèè ïðèìåíåíèÿ ïîâåðõíîñòíûõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí äëÿ óïðî÷íåíèÿ ìàòåðèàëîâ ïðè ñîõðàíåíèè èõ ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê. Ðåçóëüòàòû ïàòåíòóþòñÿ (Çàÿâêà íà ïàòåíò ÐÔ ¹ 2007100549/28/ 000573, ïðèîðèòåò îò 09.01.2007 ã.); ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ÷àñòè÷íîé ïîääåðæêå ïðîãðàììû ÔÖÏ ÍÒÁ (2003–2006 ãã.), à òàêæå ãðàíòà ÌÍÒÖ IPP A-1484 (2007–2009 ãã.). Àâòîðû áëàãîäàðÿò ñîòðóäíèêîâ ÍÏÊ “ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà” Â.Ã. Ïîãàðåâó, À.Â. Ñàâóøêèíà çà ïîìîùü â ñïåêòðàëüíûõ èçìåðåíèÿõ â ñðåäíåì ÈÊ äèàïàçîíå, Â.Å. Ëåâèíîê è À.Ï. Êóëåøîâà – çà êîíñóëüòàöèè è ïîìîùü â èçìåðåíèÿõ àáðàçèâíîé ïðî÷íîñòè.

84 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 1, 2008