Новости

26 декабря, 2023 12:28

Разработана технология прямой лазерной записи дифракционных структур на двухслойных материалах

В Институте автоматики и электрометрии СО РАН в лаборатории дифракционной оптики осуществляется разработка и исследование термохимической технологии прямой лазерной записи на двухслойных металлосодержащих материалах. В частности, исследовалось использование металлических пленкок подгрупп хрома и титана. Полученные результаты расширяют возможности термохимической лазерной записи микроструктур и элементов дифракционной оптики. Работа выполнена в рамках проекта Российского научного фонда. О результатах исследования можно прочесть на страницах научных журналов Photonics и Optica Publishing Group.
Микроизображения записанных структур (Т - на пропускание, R - на отражение): (а) на Si/Ti до (сверху) и после (снизу) стравливания слоя Si; (б) на Zr/SiO2; (в) фотография дифракционной линзы (Ø 50 мм), записанной на Si/Cr; (г) этапы проявления маски, запи
«Идея напыления покровного слоя кремния на пленку титана для задач прямой лазерной записи возникла из необходимости защиты от окисления в воздушной атмосфере. При этом в процессе исследования прямой термохимической лазерной записи на такой двухслойной пленке Si/Ti (кремний/титан) было обнаружено, что в отличие от лазерной записи на пленке чистого титана, для которой характерно оксидирование металлической пленки, при лазерном воздействии на пленку Si/Ti образуется титан-силицидная маска. Использование термохимической реакции образования силицидов существенно расширило скорость сканирования и диапазон мощности лазерного пучка для термохимической записи на пленке Ti и улучшило пространственное разрешение. Это позволяет осуществлять лазерную запись на такой двухслойной пленке с высокой скоростью с более высоким разрешением и большими возможностями по управлению шириной записываемой линии», − рассказывает научный сотрудник, к.т.н. Дмитрий Белоусов.
Термохимическая технология прямой лазерной записи на пленках Cr (хрома) в настоящее время активно используется для изготовления элементов дифракционной оптики. Данная технология является многоэтапной. Одним из критических этапов, приводящих к браку изготавливаемых элементов, является этап проявления записанного рисунка. Процесс образования хромово-силицидной маски при термохимической лазерной записи на двухслойной пленке Si/Сr (кремний/хром) благодаря ее уникальной селективности к стандартному травителю хрома, позволил решить эту проблему, а также расширить диапазон мощности лазерного пучка для термохимической записи на пленке хрома, что позволило более детально управлять шириной записываемой линии и улучшило пространственное разрешение. В результате исследования была разработана технология изготовления элементов дифракционной оптики с помощью термохимической лазерной записи на двухслойных пленках Si/Cr.

При прямой лазерной записи на пленках Zr (циркония), напыленных на подложку SiO(плавленый кварц), был обнаружен эффект аномально высокой разности фаз при отражении света между экспонированными лазерным пучком и исходными участками материала Zr/SiO2. Данный эффект был использован для формирования отражательных решеток с дифракционной эффективностью свыше 30% по полностью «сухой» технологии (без жидкостного селективного травления). Это позволяет отказаться от критического этапа жидкостного травления записанного рисунка и существенно упростить процесс изготовления элементов дифракционной оптики, работающих на отражение падающего излучения.

Ученые из ИАиЭ СО РАН также обнаружили, что при прямой лазерной записи на исследуемых двухслойных материалах Zr/SiO2, Si/Ti и Si/Cr имеет место значительное изменение отражения от экспонированных участков. Это позволяет реализовать оперативный контроль формируемого рисунка без его проявления, непосредственно на установке лазерной записи, и дает возможность более точно подбирать параметры лазерного записывающего пучка для формирования рельефа элементов дифракционной оптики с требуемыми характеристиками.

18 апреля, 2024
Замеры загрязнения почв тяжелыми металлами ускорили в 16 раз
Российские исследователи разработали методику оценки загрязнения почв городов ионами меди, свинца,...
18 апреля, 2024
В Томске создали композиты, способные лучше поглощать электромагнитное излучение
Новые композиционные материалы, способные поглощать побочное электромагнитное излучение (ЭМИ) эффе...