– Исследователи из НИУ МИЭТ вместе с коллегами разработали инновационный метод создания компонентов для устройств отображения информации. По их словам, применение лазерных импульсов позволит заметно ускорить и удешевить процесс изготовления метаповерхностей, используемых в дисплеях нового поколения и разнообразных оптических системах.
Полученные данные исследования опубликованы в журнале Applied Surface Science. Метаповерхности представляют собой структуры с повторяющимся узором, способные эффективно управлять электромагнитными волнами, включая свет.
В качестве базовых материалов могут применяться диэлектрики, металлы, а также фазово изменяемые вещества. Последние обладают свойством менять фазовое состояние под воздействием внешних излучений, что, в свою очередь, влияет на их характеристики, сообщили в НИУ МИЭТ.
На основе фазопеременного материала GST (германиево-сурьмяно-теллурная смесь) ученые создают новые компактные оптические приборы, способные передавать информацию при помощи световых волн. К таким устройствам относятся ультратонкие дисплеи, определённые типы гарнитур дополненной и виртуальной реальности, а также голографические проекторы, уточнили в университете.
В то же время изготовление наноструктурированных пленок с функцией метаповерхности пока что связано с трудоемкой и дорогостоящей литографией. Сначала необходимо подготовить шаблон (маску) с нужным изображением, а затем перенести его на поверхность с требуемым разрешением, отметили в вузе.
Для оптимизации затрат и ускорения процесса формирования пленок специалисты из НИУ МИЭТ, ИОНХ РАН, МФТИ, ФИАН РАН и РГПУ имени Герцена используют лазерные импульсы в качестве альтернативы литографии.
«Применение ультракоротких лазерных импульсов позволяет быстрее и проще создать упорядоченные наноструктуры на GST. Для формирования регулярной поверхности мы задействуем предабляционные процессы — стадии, предшествующие разрушению материала под воздействием лазера.
Главным преимуществом этого метода является то, что лазерные импульсы стимулируют самоорганизацию структур на поверхности, благодаря чему отпадает необходимость «рисовать» детали вручную», — пояснил профессор Сергей Козюхин из Института перспективных материалов и технологий НИУ МИЭТ. Он добавил, что в зависимости от мощности и количества импульсов формируются три различных типа структур, при этом наиболее интересной является регулярная сеть наносфер одинакового размера.
Это достаточно сложные для создания объекты с радиусом до 150 нанометров. Более того, ранее получить подобные структуры в данных материалах без дополнительного оборудования не удавалось.
Теперь, кроме лазерного оборудования и пленок, ничего дополнительного для формирования однородных наносфер не требуется, отметил Козюхин. «Наши расчёты и эксперименты показывают, что такие сферы появляются вследствие распада расплавленных тонких нитей.
При увеличении энергии лазерного воздействия запускаются процессы массопереноса, приводящие к формированию из цепочек наносфер периодического рельефа», — добавила одна из участниц исследования.