Detail produktu

Technologie přípravy kovových optických metapovrchů na transparentních nevodivých substrátech

ROVENSKÁ, K. KEPIČ, P. LIGMAJER, F. DVOŘÁK, P. ŠIKOLA, T.

Typ produktu

funkční vzorek

Abstrakt

Základní dva problémy při výrobě kovových optických metapovrchů pomocí elektronové litografie na transparentních nevodivých substrátech jsou problém laterálního rozlišení v řádu desítek nanometrů a problém odvádění akumulovaného náboje během výroby pryč ze substrátu. Proto byl vyvinut a optimalizován technologický postup, který využívá dvou vrstev rezistu, přičemž spodní vrstvu tvoří tlustší nevodivý rezist s vysokou rozlišovací schopností a horní vrstva tvoří tenký vodivý rezist, který sice nedosahuje tak vysokého rozlišení jako spodní rezist, ale dokáže odvádět přebytečný náboj. Celý technologický postup sestává z pěti kroků: (1) čištění a vyhřívání substrátu, (2) nanášení dvou vrstev rezistu pomocí odstředivého lití, (3) expozice elektronovým svazkem, (4) depozice aktivní kovové vrstvy a (5) odstranění přebytečného rezistu a kovu. Čištění substrátu probíhá postupně v acetonu a izopropylalkoholu po dobu 2 min, kde kádinka se vzorkem a roztokem je navíc umístěna v ultrazvukové čističce. Poté se substrát opláchnut pod demineralizovanou vodou a povrch je osušen proudem dusíku a vyhřát na 100 °C na plotýnce. Pomocí odstředivého lití při 4000 ot/min po dobu 60 s jsou na substrát postupně naneseny dvě vrstvy elektronového rezistu, nejprve AR-P 6200.07 (CSAR 62) a poté rezist AR-PC 5090.02 (Electra 92) jako tenká vodivá vrstva. Parametry expozice pomocí elektronového svazku byly: energie 30 keV, proud 25 pA, velikost stopy 5 nm a dávka 140 µC/cm2. Vyvolání probíhalo ve vývojce AR 600-546 po dobu 1 min a ustavení leptání pak proběhlo v demineralizované vodě po dobu 30 s. Pro depozici kovové vrstvy byla využita metoda napařování, kde byly postupně připraveny 3 nm vrstva Ti jako adhezní vrstva, a poté 50 nm vrstva Au jako opticky aktivní kov. V posledním kroku byly odstraněny zbytky rezistu s přebytečným kovem pomocí AR 600-71 po dobu několika hodin (tj. metoda lift-off) s následným očistěním v izopropylalkoholu a demineralizované vodě. Topografie výsledných vyrobených kovových nano-struktur byla kontrolována pomocí rastrovací elektronové mikroskopie. Optická odezva stavebních kamenů pro metapovrchy (různé průměry nano-disků) byla poté kontrolována pomocí konfokální optické spektroskopie a získaná optická spektra byla porovnána se spektry získanými z numerických simulací metodou konečných diferencí v časové doméně.

Klíčová slova

Kovové metapovrchy; elektronová litografie; optická spektroskopie; elektronová mikroskopie

Datum vzniku

29.12.2019

Umístění

CEITEC VUT

Možnosti využití

K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

Licenční poplatek

Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

www

Dokumenty