Cientistas do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou determinaram as propriedades ópticas de filmes de ouro ultrafinos, atualizando dados que não mudaram desde 1972.
Pesquisadores do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou, liderado por Valentin Volkov, mediram com precisão as constantes ópticas de filmes de ouro ultrafinos com espessura de 20 a 200 nanômetros (um nanômetro é um bilionésimo de um metro). Esses filmes são um dos principais elementos dos dispositivos micro e nano-ópticos e optoeletrônicos. Os resultados do trabalho serão usados para criar vários sensores e dispositivos eletrônicos avançados. O artigo correspondente de cientistas russos liderou os principais downloads no site Optics Express em apenas um dia.
Hoje, filmes finos de metal são amplamente usados em sensores químicos e biológicos compactos, detectores de luz, células solares e elementos de computadores ópticos. O melhor material para eles e nanoestruturas baseadas neles é o ouro - um metal com condutividade elétrica extremamente alta e resistência à oxidação. No entanto, para fabricar tais nanodispositivos com parâmetros especificados, é necessário medir suas propriedades ópticas com extrema precisão. Normalmente, os pesquisadores usam dados tabulares de trabalhos publicados quase meio século atrás.
Durante esse tempo, a técnica mudou muito - não apenas a medição, mas também a produção de filmes é feita de forma diferente, o que afeta tanto suas propriedades quanto a precisão das medições. Físicos do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou selecionaram as condições iniciais ideais (taxa de deposição e temperatura do substrato) para obter as melhores propriedades ópticas para os filmes sendo medidos.
Eles foram cultivados em um substrato de silício purificado colocado em uma câmara de vácuo. Um recipiente com um micro-fragmento de ouro foi colocado em frente a ele. Um feixe de elétrons acelerado por um campo magnético foi direcionado a ele. Com sua ajuda, o ouro foi derretido e evaporado. As moléculas de metal nobre "saltaram" em direção ao substrato, assentaram nele e solidificaram. Este método de obtenção de filmes ultrapuros e ultrafinos é chamado de evaporação por feixe de elétrons.
Preparação de uma amostra (um filme fino de ouro) para medições em um elipsômetro espectral. PHOTO MIPT
Como resultado, os autores do trabalho conseguiram descobrir que, até espessuras de até 80 nanômetros, as propriedades ópticas dos filmes finos de ouro praticamente não mudam com a mudança de espessura. No entanto, com uma espessura de menos de 80 nanômetros, a perda óptica, bem como a resistividade DC para ouro aumenta significativamente. Esses dados podem ser usados para projetar e criar filmes de metal ainda mais finos. Eles ajudarão na criação de dispositivos optoeletrônicos fundamentalmente novos que estão em demanda em vários campos. Esses filmes de ouro de 40 nm já são usados para criar biossensores altamente sensíveis.
IVAN ORTEGA
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