Техника - молодёжи 2010-01, страница 11
АСМ-изображение опала, полученного методом седиментации. Толщина образца 50 мкм Рассеяние луча в волноводе уменьшается за счёт отражения от фотоннокристаллической оболочки. Сверху: макет оптического волновода традиционной конструкции. Снизу: аналогичный макет с нанесённой плёнкой синтетического опала. Хорошо видно, как уменьшилось рассеяние волны на выходе ственно упрощает технологию изготовления приборов, элементы которых реализуются на основе данного материала. Матрицы синтетического опала могут найти применение при создании газочувствительных сенсоров, автоэмиссионных катодов для электроннолучевых устройств и многих других видов устройств и компонентов. Но ОМ интересны не только «в чистом виде». На их основе можно изготавливать нанокомпозиты, обладающие уникальными оптическими, магнитными и электрическими свойствами, которые станут основой новых технологий изготовления элементов магнитной памяти, электронных и оптических систем. В этой статье мы остановимся на двух областях возможного использования таких композитов - интегрально-оптических волноводах и СВЧ-фильтрах. Интегрально-оптические волноводы служат для передачи светового сигнала от одного функционального узла к другому и его преобразования. Задача фильтров, работающих в системах связи и телекоммуникации - обеспечение прохождения сигнала в заданной полосе частот и формирование выходного спектра. Для устройств этих классов на базе ОМ создаётся специальный наноком-позитный материал - магнитные нано-решётки (МНР), для чего в межглобулярные пустоты внедряется ферромагнитные частицы. Обычно изготовление МНР осуществляется в два этапа: получение строгоупорядо-ченной матрицы и внедрение ферромагнетика в её поры. Матрица формируется в основном методом седиментации: глобулы диоксида кремния под действием собственной силы тяжести самоорганизуются в плотно упакованную структуру. Детальная проверка результата этого этапа проводится при помощи атомно-силового микроскопа и акусто-оптического спектрофотометра; но есть и способ «экспресс-анализа»: при правильной кубической упаковке глобул простым глазом можно наблюдать ири- мкм зацию - разноцветный блеск на поверхности образца. Второй этап - внедрение магнитного материала в поры матрицы - осуществляется методами пропитки, гальваники, под давлением и некоторыми другими. Нам в данном случае интересен процесс пропитки. Один его цикл представляет собой выдержку опаловой матрицы в прекурсоре — растворе солей ферромагнитных металлов — в течение нескольких часов; за это время поры матрицы заполняются ферромагнетиком. Далее следует термообработка, в результате которой происходит термическое разложение прекурсора до оксида или смеси оксидов, которые, собственно, и являются материалами внедрения. Таким образом в межглобулярных пустотах формируются зёрна из магнитного материала. Заполнение пустот приводит к смещению ФЗЗ в сторону ИК-области спектра - матрица становится «рабочей» на другой длине волны. То, что пустоты заполнены именно магнитным материалом, позволяет при эксплуатации управлять коэффициентом отражения, меняя Строение волновода величину и/или направление внешнего электромагнитного поля. Говоря коротко, ширина ФЗЗ задаётся в процессе получения матрицы (формирование глобул, седиментация), нужного положения рабочего диапазона добиваются при заполнении пор (пропитка и термообработка), а коэффициент отражения устанавливается путём приложения электромагнитного поля в процессе эксплуатации МНР в составе устройства. Цикл пропитки повторяется до достижения необходимого положения ФЗЗ. На выходе имеем магнитную нанорешётку, которую можно использовать, в частности, как материал для изготовления микроволноводов. Какую пользу даёт применение МНР в этом качестве? Оно открывает путь к созданию миниатюрных активных и пассивных устройств (оптических Сердцевина Излучение ФК-оболочка плёнка меди |
