Синтез наноструктур

Разработана новая методика синтеза слоёв пористого кремния с наночастицами серебра, основанная на низкоэнергетической высокодозовой имплантации ионами металла поверхности монокристаллического кремния. Ионная имплантация через маску позволяет формировать тонкослойные плазмонные дифракционные решётки и двумерные фотонные кристаллы, активными элементами которых являются островки композиционного пористого полупроводника с металлическими наночастицами. Периодическое изменение комплексного показателя преломления в дифракционных структурах обеспечивается имплантированными областями, содержащими наночастицы благородных металлов с плазмонным поглощением в комбинации с эффективной средой пористого кремния.

Лаборатория радиационной физики, Лаборатория квантовой оптики и информатики, Лаборатория быстропротекающих молекулярных процессов, Лаборатория физики и химии поверхности КФТИ КазНЦ РАН.
Руководитель: Степанов А.Л.
Исполнители: Валеев В.Ф., Нуждин В.И., Осин Ю.Н., Базаров В.В., Галяутдинов М.Ф., Курбатова Н.В., Зиганшина С.А., Бухараев А.А.

Предложена новая методика синтеза слоёв пористого кремния с наночастицами серебра на поверхности монокристаллического кремния при его низкоэнергетической высокодозовой имплантации ионами благородных металлов. В результате использования данной методики и применения ионной имплантации через поверхностные маски, получены тонкоплёночные дифракционные решётки и двумерные фотонные кристаллы с периодически изменяемым комплексным показателем преломления, который обеспечивается имплантированными областями, содержащими металлические наночастицы, характеризуемые плазмонным поглощением, и эффективной средой пористого кремния. Подобные структуры могут успешно применяться на практике в элементах оптической коммуникации для введения в плёночные волноводы лазерного излучения, для исследования и оптического контроля за напряжениями деформаций поверхности твёрдого тела методом муаровых картин, как температурный сенсор при стационарном или импульсном нагреве материалов в агрессивных средах и др.

Рис. Изображения, полученные на атомно-силовом (коричневое) и на электронном сканирующем (серое) микроскопах, а также оптическая дифракция, наблюдаемая от сформированного по новой методике пористого кремния с наночастиами серебра.

П.6. Актуальные проблемы физики конденсированных сред, в том числе квантовой макрофизики, мезоскопики, физики наноструктур, спинтроники, сверхпроводимости.

Публикации:

1. Stepanov A.L., Trifonov A.A., Osin Y.N., Valeev V.F., Nuzhdin V.I.: New way for synthesis of porous silicon using ion implantation. Optoelectr. and Аdv. Mat. – Rapid Commun. 7, 692-697 (2013)
2. Stepanov A.L., Trifonov A.A., Osin Y.N., Valeev V.F., Nuzhdin V.I.: Fabrication of nanoporous silicon by Ag+-ion implantation. Nanosci. and nanoengineering 1, 134-138 (2013)
3. Степанов А.Л., Осин Ю.Н., Трифонов А.А., Валеев В.Ф., Нуждин В.И.: Новый подход к синтезу пористого кремния с наночастицами серебра методом ионной имплантации. Рос. нанотехнологии (2013) в печати.
4. Степанов А.Л., Осин Ю.Н., Трифонов А.А., Валеев В.Ф., Нуждин В.И.: Способ получения пористого кремния с наночастицами серебра методом ионной имплантации. V Всерос. конф. по наноматериалам (НАНО-2013), Звенигород, 23-27 сентября 2013, с. 319-320.
5. Trifonov A.A., Osin Y.N., Nuzhdin V.I., Valeev V.F., Stepanov A.L.: SEM and AFM study of porous germanium and silicon with metal nanoparticles fabricated by ion implantation. Int. Multidisciplinary Microscopy Congress (INTERM 2013), Turkey, Antalya, October 10-13, 2013.