Электронно- и ионно-лучевая литография
Nbsp;
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
“САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ,
МЕХАНИКИ И ОПТИКИ”
Факультет лазерной фотоники и оптоэлектроники
Образовательная программа 12.04.05. Лазерные технологии
Направление подготовки (специальность) 12.04.05 Лазерная техника и лазерные технологии
О Т Ч Е Т
о производственной практике, научно-исследовательская работе
Тема задания: Исследование влияния вязкости внешней среды на формирование НЧ при лазерно-индуцированном распаде ультратонких пленок металла
Обучающийся: Казакова Ю.С., группа L4117
Руководитель практики от профильной организации: Агеев Э.И., инженер 1-й категории, к.т.н. Университет ИТМО
Руководитель практики от университета: Петров А.А. доцент Университет ИТМО
Практика пройдена с оценкой: отлично_
Подписи членов комиссии:
______________ Петров А.А.
(подпись)
______________ Самохвалов А.А.
|
|
|
(подпись)
______________ Синев Д.А.
(подпись)
Дата 28.12.2018
Санкт-Петербург
2019
Краткий обзор литературы
ВВЕДЕНИЕ
Растущая популярность НЧ обусловлена их уникальными свойствами. Они успешно используются во многих областях науки и техники. К ним относится медицина и биология, экология, солнечная энергетика и различные устройства наноплазмоники.
Получение НЧ требуемого качества приводит к необходимости разработки новых и усовершенствования уже существующих методов синтеза НЧ.
Выделяют два подхода к созданию НЧ: «снизу-вверх» и «сверху-вниз». К первой группе относятся методы, основанные на росте НЧ или собиранием их из отдельных атомов, ко второму ̶ методы измельчения поверхности материала до наноразмерной структуры.
ПРИМЕНЕНИЕ НЧ
Уникальные свойства НЧ дают безграничные возможности для их применения. Одними из наиболее перспективных областей являются медицина и биология. Основные области применения НЧ серебра в медицине включают диагностические и терапевтические применения. В большинстве терапевтических применений основное внимание уделяется противомикробному свойству, хотя противовоспалительное свойство имеет свою долю применения.
|
|
|
Благодаря возможности функционализировать молекулу становятся возможными маркировка и адресная доставка лекарств. Маркировка бактерий и злокачественных опухолей позволяет точно определить положение и размеры объекта. Размерный фактор НЧ влияет на способность проникать в сосудистую систему и смещать гематоэнцефалический барьер в человеческом организме, что является важным для точной и быстрой транспортировке лекарственного средства. Например, НЧ серебра способны связывать множественные молекулы лекарственного средства, повышая его эффективность, а также способны контролировать высвобождение лекарственного средства посредством биологических стимулов или активации светом. [1,2].
Применение НЧ в солнечной энергетике повысило эффективность существующих устройств путем внедрения их в активный слой элемента. Благодаря эффекту поверхностного плазмонного резонанса происходит сильное локальное усиление поля, которое может увеличивать рассеяние света и поглощение в органической пленке. [3]
Области применения НЧ не ограничиваются медициной, биологией и солнечной энергетикой, но и находят ряд применений в экологии в процессах каталица и в различных устройствах наноплазмоники.[4,5]
|
|
|
МЕТОДЫ СИНТЕЗА НЧ
Известные методы синтеза НЧ включают лазерную абляцию, гамма-облучение, электронное облучение, химическое восстановление, фотохимические методы, микроволновую обработку и методы биологического синтеза. С развитием лазерных технологий, увеличилось не только количество методов синтеза, а также и качество получаемых металлических НЧ.
По типу образования НЧ выделяют два подхода, получившие названия «сверху-вниз» и «снизу-вверх» по способу воздействия на образец. В первом случае образование частиц происходит путем измельчения образца, т.е. получение НЧ на поверхности подложки, во втором случае – выращиванием НЧ из отдельных атомов или молекул вещества.
К подходу «сверху-вниз» можно отнести физические методы синтеза, такие как литография, молекулярно-лучевая эпитаксия, ультразвуковое диспергирование и различные способы испарения. Второй подход включает в себя химические методы – химическое восстановление, газофазный синтез, осаждение из коллоидных растворов, синтез в обратных мицеллах и др.
|
|
|
Наибольший интерес представляет лазерно-индуцированный синтез НЧ из тонких металлических пленок. Он объединяет в себе достоинства различных типов методов ̶ получение наноструктуры с высоким контролем над пространственным распределением и формой НЧ при сравнительно невысокой стоимости.
Нисходящие методы синтеза
Метод «сверху-вниз» основан на уменьшении частиц до наноразмеров с помощью воздействия извне. Такого уменьшения частиц можно добиться с помощью механических и физических методов. Недостатком метода является ухудшение структуры поверхности и появление дефектов. [6]
Нисходящие методы позволяют получать наноструктуры размером более 10 нм с высоким контролем пространственного распределения и размеров, но с высокой стоимостью.
Электронно- и ионно-лучевая литография
Суть метода электронно-лучевой литографии заключается в облучении положительного резиста на подложке электронным пучком, который задает форму наноструктуры. С помощью химических методов удаляют облученный резистор с подложки, а затем напыляют тонкий слой металла необходимой толщины на полученную маску. Полученная данным методом наноструктура не превышает 3-5 нм.
Рисунок 1 Схема процесса электронно-лучевой литографии [7]
Восходящие методы синтеза
Синтез наноструктур происходит путем последовательного образования НЧ из атомов и молекул. Подход «снизу-вверх» обладает существенными преимуществами перед подходом «сверху». В результате получаются наноструктуры с минимальными поверхностными дефектами, лучшим ближним и дальним порядком и наиболее гомогенным химическим составом.
Газофазный синтез
Синтез НЧ металлов происходит путем конденсации их паров при контролируемой температуре в атмосфере инертного газа низкого давления. Кинетическая энергия быстро теряется при столкновениях атомов вещества с атомами газа. Все это приводит к образованию кластеров.
Благоприятные условия конденсации металлических паров создаются при адиабатическом расширении в сопле Лаваля, когда в результате быстрого расширения создается высокий градиент температуры, и конденсация пара происходит почти мгновенно.
Контроль над изменением давления и состава атмосферы (инертный газ и газ-реагент), а также температурным градиентом между мишенью и подложкой делает возможным получать НЧ различного состава и размера.
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 344; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!