13.04.2024
Подписывайтесь на Telegram-канал по ссылке

Новая технология упростит создание метаповерхностей

Метаповерхности технология создания

Метаповерхностями называют структуры с периодическим рисунком (структурой), которые могут управлять электромагнитными волнами, в частности светом. В качестве основы могут быть использованы диэлектрические, металлические, а также фазопеременные материалы. Последние способны изменять фазовое состояние, и, как следствие, свойства в зависимости от внешнего излучения. Новую технологию создания элементов для устройств отображения информации предложили учёные НИУ МИЭТ. По их словам, использование лазерных импульсов ускорит и удешевит производство метаповерхностей для дисплеев нового поколения и различных оптических систем. Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Surface Science.

На базе метаповерхностей из фазопеременного материала GST (соединения системы германий-сурьма-теллур) учёные разрабатывают новые компактные устройства, которые могут отображать информацию при помощи световых волн. К таким относятся ультратонкие дисплеи, некоторые гарнитуры дополненной и виртуальной реальности, а также голографические проекторы. Однако процесс наноструктурирования поверхности плёнки для превращения её в многофункциональную поверхность до сих пор происходит по трудоёмкой и затратной технологии литографии. Так, необходимое изображение метаповерхности сначала нужно создать на шаблоне (маске), а потом перенести на объект в выбранном разрешении.

«С помощью лазерного облучения ультракороткими импульсами возможно создавать упорядоченные наноструктуры на GST быстрее и проще. Для формирования упорядоченной поверхности мы используем предабляционные процессы, то есть которые предшествуют разрушению материала под действием лазера. Основное преимущество решения в том, что импульсы запускают самоорганизацию структур на поверхности, а значит, их не нужно «прорисовывать», – пояснил профессор НИУ МИЭТ Сергей Козюхин.

Учёный добавил, что в зависимости от интенсивности и/или количества импульсов могут формироваться три разных вида структуры, и наиболее любопытная из них – периодически расположенные наносферы одинакового размера. Это довольно сложные для формирования фигуры, радиус которых может составлять до 150 нм. Более того, раньше в данных материалах их не удавалось получить без использования дополнительных технологий. Теперь же, кроме лазерной установки и самих плёнок, никакого оборудования для получения единообразных наносфер не требуется.

Проведённые расчёты и эксперименты позволяют предположить, что сферы возникают в результате распада расплавленных тонких нитей. При этом увеличение энергии лазерного воздействия вызывает процессы массопереноса, что приводит к превращению цепочек наносфер в периодический рельеф. Данная технология позволяет создавать высокоупорядоченные нанолинзы и оптические нанорешётки, которые в дальнейшем предполагается интегрировать в различные оптические системы, в том числе в системы отображения информации.