Техника - молодёжи 2010-01, страница 10

САМО

сбо

Н еда в н о удалось п реодол етые о р етич е-ский предел возможностей оптической литографии: считалось, что они ограничены 32-нанометровым характеристическим размером элемента на чипе. Теперь, применив технологию глубокого ультрафиолета (deep ultraviolet, DUV), специалисты IBM смогли создать 29-нанометровую структуру, Это, безусловно, выдающееся достижение; но оно не отменяет очевидную уже необходимость разработки альтернативных технологий, для которых десятки и единицы нанометров — не потрясающий успех, а нормальная «область существования».

Царящая и настоящее время в вычислительной и телекоммуникационной технике «кремниевая технология»,, основанная на литографическом способе экспонирования шаблонов, практически подходит к пределу своих возможностей. Продвижение вперёд возможно, благодаря совмещению существующих технологий с новыми материалами и структурами, упорядоченными в нанометровом размерном диапазоне. Одним из таких перспективных материалов является синтетический опал, по своим свойствам относящийся к фотонным кристаллам.

f. ш

* ...г*"/.

Матрица синтетического опала состоит из сфер диоксида кремния -их называют глобулами - от сотен нанометров до микрона в диаметре с периодически расположенными пустотами между ними. Одним из фундаментальных се свойств является существование в ней фотонной запрещённой зоны (ФЗЗ).

Говоря просто, термин «фотонная запрещенная зона» означает запрет на поглощение узкой полосы частот: поверхность кристалла поглощает все излучения, кроме тех, которые имеют длину волны, сравнимую с периодом решётки. А тс частоты, которые находятся в пределах полосы, отражаются от первых двух слоев глобул, и мы можем их увидеть.

По - не со всех направлений. Часть «подходящего» излучения отражается уже от первого слоя глобул, другая часть проходит глубже и отражается от второго слоя. Б соответствии с законами оптики два этих отражённых луча

Живая природа тоже умеет делать фотонные

кристаллы...

интерферируют, и в результате в небольшом пространственном секторе наблюдается интенсивное свечение, а вне его - почти полное отсутствие света.

Вспомните крыло бабочки: посмотрев на него в некотором ракурсе, увидим переливающийся цвет; стоит немного отклониться - и видно уже только тёмное пятно. Так же и с опалом: переливающийся блеск, к примеру, зелёный (именно эти частоты ФЗЗ «отказывается поглощать»), можно увидеть лишь под определённым углом, в противном случае его не будет.

Наличие ФЗЗ - это свойство, которое делает синтетический опал перспективным ма териалом для широкого диапазона технических приложений. Другим важнейшим фактором является то, что опаловая матрица (ОМ) представляет собой стро гоу порядочен-ную плотноупакованиую наноструктуру, формирование которой происходит за счёт самоорганизации глобул SiO.,. Это даёт возможность изготавливать наносистемы с периодической структурой размером более 100 ячеек, которые ие могут быть получены с использованием привычных технологий. И, что не менее важно, суще

Синтетический опал, полученный методом естественного осаждения. Вверху - внешний вид образца: диаметр медной подложки 10 мм, толщина опала 700 мкм.

Внизу: изображение, полученное с помощью атомно-сипового микроскопа (АСМ)

Спектр отражения синтетического опала. Отчётливо видна фотонная запрещённая зона на диапазоне длин волн 530-670 нм

Длина волны, нм

8