ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2023. №12
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.12.7
УДК: 535.016
Оптические свойства сверхтонких пленок Pd и Pt
на кварцевой подложке
и на пленках триоксида вольфрама
Д.П. Куликова, 1,2 А.С. Бабурин, 1,3 А.Ш. Амирасланов, 3 Е.С. Лотков, 1,3
А.А. Пухов, 4 И.А. Родионов, 1,3 А.В. Барышев, 1 А.В. Дорофеенко 1,4,5
1 ВНИИА им. Н.Л. Духова,
127055, Москва, ул. Сущевская, 222 Физический факультет, МГУ им. М.В. Ломоносова,
119991, Москва, Ленинские Горы, 13 НОЦ ФМН, МГТУ им. Н.Э. Баумана,
105082, Москва, Рубцовская набережная, 2/184 ИТПЭ РАН,
125412, Москва, ул. Ижорская, 13, стр. 65 ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН,
125009, Москва, ул. Моховая, 11, корп. 7
Статья поступила в редакцию 6 октября 2023 г.
Аннотация. На основании эллипсометрических спектров и спектров пропускания определены оптические параметры пленок палладия и платины. Пленки Pd и Pt имели толщину 5-7 нм и исследовались как на чистой SiO2 подложке, так и на пленках триоксида вольфрама WO3. Несмотря на предельно малые толщины, параметры большинства пленок удалось хорошо описать изотропной диэлектрической проницаемостью. Интересной особенностью оказалось то, что пленки, нанесенные непосредственно на SiO2 подложку, имели положительную (а не отрицательную, характерную для металла) действительную часть эффективной диэлектрической проницаемости, тогда как нанесенные на WO3 пленки проявляли металлические свойства для неотожженных пленок и свойства, характерные для металл-диэлектрических композитов, для пленок, прошедших отжиг (часть пленок, отожженных при 300°С в аргоне, сохранили металлические свойства).
Ключевые слова: газовые сенсоры, оптические наноструктуры, газохромные оксиды, триоксид вольфрама.
Финансирование: исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 21-19-00138).
Автор для переписки: Дорофеенко Александр Викторович, adorofeenko@itae.ru
Литература
1. Kats M. A., Capasso F. Optical absorbers based on strong interference in ultra‐thin films // Laser & Photonics Reviews. ‒ 2016. ‒ V. 10. ‒ N 5. ‒ P. 735-749.
2. Li Z., Butun S., Aydin K. Large-area, lithography-free super absorbers and color filters at visible frequencies using ultrathin metallic films // ACS Photonics. ‒ 2015. ‒ V. 2. ‒ N 2. ‒ P. 183-188.
3. Luhmann N., Høj D., Piller M., Kähler H., Chien M.-H., West R. G., Andersen U. L., Schmid S. Ultrathin 2 nm gold as impedance-matched absorber for infrared light // Nature communications. ‒ 2020. ‒ V. 11. ‒ N 1. ‒ P. 2161.
4. Eranna G., Joshi B., Runthala D., Gupta R. Oxide materials for development of integrated gas sensors–a comprehensive review // Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. ‒ 2004. ‒ V. 29. ‒ N 3-4. ‒ P. 111-188.
5. Luna-Moreno D., Monzón-Hernández D., Villatoro J., Badenes G. Optical fiber hydrogen sensor based on core diameter mismatch and annealed Pd–Au thin films // Sensors and Actuators B: Chemical. ‒ 2007. ‒ V. 125. ‒ N 1. ‒ P. 66-71.
6. Zhao Z., Carpenter M., Xia H., Welch D. All-optical hydrogen sensor based on a high alloy content palladium thin film // Sensors and Actuators B: Chemical. ‒ 2006. ‒ V. 113. ‒ N 1. ‒ P. 532-538.
7. Liu N., Tang M. L., Hentschel M., Giessen H., Alivisatos A. P. Nanoantenna-enhanced gas sensing in a single tailored nanofocus // Nature materials. ‒ 2011. ‒ V. 10. ‒ N 8. ‒ P. 631-636.
8. Tittl A., Kremers C., Dorfmüller J., Chigrin D. N., Giessen H. Spectral shifts in optical nanoantenna-enhanced hydrogen sensors // Optical Materials Express. ‒ 2012. ‒ V. 2. ‒ N 2. ‒ P. 111-118.
9. Ameling R., Giessen H. Microcavity plasmonics: strong coupling of photonic cavities and plasmons // Laser & Photonics Reviews. ‒ 2013. ‒ V. 7. ‒ N 2. ‒ P. 141-169.
10. Sterl F., Strohfeldt N., Both S., Herkert E., Weiss T., Giessen H. Design Principles for Sensitivity Optimization in Plasmonic Hydrogen Sensors // ACS Sensors. ‒ 2020. ‒ V. 5. ‒ N 4. ‒ P. 917-927.
11. McCarthy S. Optical properties of ultrathin Ag films // Journal of Vacuum Science and Technology. ‒ 1976. ‒ V. 13. ‒ N 1. ‒ P. 135-138.
12. Pribil G., Johs B., Ianno N. Dielectric function of thin metal films by combined in situ transmission ellipsometry and intensity measurements // Thin Solid Films. ‒ 2004. ‒ V. 455. ‒ P. 443-449.
13. Kossoy A., Merk V., Simakov D., Leosson K., Kéna‐Cohen S., Maier S. A. Optical and structural properties of ultra‐thin gold films // Advanced Optical Materials. ‒ 2015. ‒ V. 3. ‒ N 1. ‒ P. 71-77.
14. Malureanu R., Lavrinenko A. Ultra-thin films for plasmonics: a technology overview // Nanotechnology Reviews. ‒ 2015. ‒ V. 4. ‒ N 3. ‒ P. 259-275.
15. Bi Y. G., Liu Y. F., Zhang X. L., Yin D., Wang W. Q., Feng J., Sun H. B. Ultrathin metal films as the transparent electrode in ITO‐free organic optoelectronic devices // Advanced Optical Materials. ‒ 2019. ‒ V. 7. ‒ N 6. ‒ P. 1800778.
16. Tolstoy V. P., Chernyshova I., Skryshevsky V. A. Handbook of infrared spectroscopy of ultrathin films. John Wiley & Sons, 2003.
17. Baburin A. S., Merzlikin A. M., Baryshev A. V., Ryzhikov I. A., Panfilov Y. V., Rodionov I. A. Silver-based plasmonics: golden material platform and application challenges // Optical Materials Express. ‒ 2019. ‒ V. 9. ‒ N 2. ‒ P. 611-642.
18. Kulikova D. P., Dobronosova A. A., Kornienko V. V., Nechepurenko I. A., Baburin A. S., Sergeev E. V., Lotkov E. S., Rodionov I. A., Baryshev A. V., Dorofeenko A. V. Optical properties of tungsten trioxide, palladium, and platinum thin films for functional nanostructures engineering // Optics Express. ‒ 2020. ‒ V. 28. ‒ N 21. ‒ P. 32049-32060.
19. Johnson P. B., Christy R.-W. Optical constants of the noble metals // Physical review B. ‒ 1972. ‒ V. 6. ‒ N 12. ‒ P. 4370.
20. Куликова Д. П., Шелаев А. В., Мелехина А. О., Степанов И. А., Родионов И. А., Барышев А. В. Наноструктуры Pd/PdO для детектирования водорода // Технологии электромагнитной совместимости. ‒ 2023. ‒ Т. 84. ‒ № 1. ‒ С. 43-53.
21. Werner W. S., Glantschnig K., Ambrosch-Draxl C. Optical constants and inelastic electron-scattering data for 17 elemental metals // Journal of Physical and Chemical Reference Data. ‒ 2009. ‒ V. 38. ‒ N 4. ‒ P. 1013-1092.
Для цитирования:
Куликова Д.П., Бабурин А.С., Амирасланов А.Ш., Лотков Е.С., Пухов А.А., Родионов И.А, Барышев А.В., Дорофеенко А.В. Оптические свойства сверхтонких пленок Pd и Pt на кварцевой подложке и на пленках триоксида вольфрама. // Журнал радиоэлектроники. – 2023. – №. 12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.12.7