Формування фотонних наноструктур за допомогою інтерференційної літографії та осадження у вакуумі під ковзним кутом

Abstract

Досліджено процес формування фотонних структур на поверхні мікропрофільованих кремнієвих підкладок. Формування рельєфної структури на кремнієвій пластині у вигляді матриці виступів субмікронних розмірів здійснювали за допомогою інтерференційної літографії з використанням вакуумних халькогенідних фоторезистів та селективного рідинного травлення. Для вирощування матриці SiOx-колон субмікронних розмірів на виступах мікропрофільованої підкладки використовувалось термічне осадження монооксиду кремнію у вакуумі під ковзним кутом. Геометричн і параметри отриманих структур вивчено за допомогою високороздільного електронного та атомно-силового мікроскопів. Для характеризації отриманих структур проведено дослідження їх дифракційних та поляризаційних характеристик. Отримані кутові залежності дифракційної ефективності та ефективності конверсії поляризації демонструють анізотропні оптичні властивості двовимірних матриць SiOx-колон, що свідчить про можливість застосування таких структур як тонкоплівкових оптичних елементів.

Growth of photonic structures on the micropatterned silicon substrates has been studied. The interference lithography with vacuum chalcogenide photoresists and selective wet etching were used for formation of relief structure on the silicon wafer as the matrix of submicrometer hillocks. The two-dimensional photonic arrays of submicrometer SiOx columns were produced by thermal evaporation of silicon monoxide in vacuum and oblique deposition onto patterned Si surface. The geometrical parameters of the obtained structures were examined with high-resolution electron microscope and scanning probe microscope in the AFM tapping mode. Diffraction properties of the obtained photonic arrays and their polarization characteristics were also studied. The obtained angular dependences of diffraction efficiency and efficiency of polarization conversion demonstrate anisotropic optical properties of two-dimensional photonic SiOx arrays, and such structures have potential application as thin-film optical elements.