В МГУ сравнили воздействие пиролиза на разные типы фоторезистов — Naked Science
10 минут
ЦКТ МГУ

В МГУ сравнили воздействие пиролиза на разные типы фоторезистов

4.3

Ученые сектора нанофотоники Центра квантовых технологий МГУ провели сравнительное исследование влияния пиролиза на твердые объекты размером в десятки микрометров, напечатанные с помощью технологии двухфотонной лазерной литографии из трех коммерчески доступных фоторезистов. Это поможет создавать износостойкие и надежные микро- и наноструктуры произвольной формы и почти любого назначения.

В МГУ сравнили воздействие пиролиза на разные типы фоторезистов / ©Getty images

Двухфотонная лазерная литография (ДЛЛ) – одно из магистральных направлений в области развития аддитивных технологий, используемых для создания полимерных микро- и нанообъектов. Ее безусловный плюс – возможность создания структур практически любой трехмерной конфигурации, которые можно использовать при создании фотонных кристаллов, волноводов, различных механических устройств, а также в устройствах обработки и хранения информации.

Однако, несмотря на прекрасные возможности, предоставляемые этой технологией, она содержит и существенные ограничения. Выбор материалов при использовании ДЛЛ ограничен фоторезистами — полимерными светочувствительными материалами. Из-за прозрачности полимеров в видимом диапазоне, отсутствия электропроводности, посредственных механических свойств, а также низкой тепло- и радиационной стабильности практическое применение конструкций, созданных с помощью ДЛЛ, остается ограниченным. Преодолеть некоторые из существующих ограничений можно с помощью постобработки ДЛЛ-структур.

Одним из перспективных способов постобработки называют пиролиз, который одновременно обеспечивает как повышение разрешающей способности, так и введение новых функциональных возможностей. В частности, пиролизированные материалы продемонстрировали высокую термическую и радиационную стабильность наряду с повышенной механической прочностью. ДЛЛ с последующим пиролизом уже сейчас успешно применяется для получения углеродных наноэлектродов для нейромедиаторного зондирования, специальных наконечников для атомно-силовой микроскопии, фотонных кристаллов в видимом диапазоне и сверхпрочных механических метаматериалов.

Модель рентгеновской линзы на твердом постаменте: а – трехмерный вид, б – вертикальный разрез по оптической оси линзы / ©www.osapublishing.org

Пиролиз также улучшает разрешающую способность метода ДЛЛ, так как структуры, подвергшиеся пиролизу, показали значительную усадку по сравнению с исходным размером. Но усадка пиролизованных структур усугубляет проблему адгезии структуры к подложке, возникающую уже на этапе ДЛЛ. Указанные проблемы имеют важное практическое значение, однако пока исчерпывающих исследований по этим вопросам не было. Между тем, правильная оценка уменьшения размеров элементов и в целом всесторонняя оценка воздействия пиролиза на ДЛЛ-структуры совершенно необходимы в том случае, если стоит задача получить микроустройства с высокой точностью.

СЭМ-изображения структур, напечатанных из IP-Dip, OrmoComp и SZ2080. 
Верхний ряд: линза IP-Dip (а) до пиролиза и (б) после пиролиза при 450 градусов C. Средний ряд: линза OrmoComp (c) до пиролиза и после пиролиза в (d) 450 градусов C и (e) 690 градусов C. Нижний ряд: линза SZ2080 (f) до пиролиза и (f) после пиролиза при 690 градусов C / ©www.osapublishing.org

Ученые сектора нанофотоники Центра квантовых технологий МГУ поставили перед собой задачу провести сравнительное исследование влияния пиролиза на твердые объекты размером в десятки микрометров, напечатанные с помощью технологии ДЛЛ из трех коммерчески доступных фоторезистов: полностью органический IP-Dip и органо-неорганические OrmoComp и SZ2080. Для температур отжига 450 и 690 градусов Цельсия в атмосфере аргона были оценены изменения размеров, химического состава и адгезии к подложке кремниевой пластины.

В работе, опубликованной в журнале Optical Material Express, ученые ЦКТ подтвердили, что усадка структуры определяется типом фоторезиста, а также температурой пиролиза, атмосферой и геометрией структуры. Принимая во внимание поведение конкретного фоторезиста после постобработки с помощью пиролиза, можно добиться оптимальных результатов, в полной мере отвечающих поставленным конкретным задачам, и создавать износостойкие и надежные микро- и наноструктуры произвольной формы и почти любого назначения.

Сравнение показало, что более высокая температура приводит к более сильной усадке. Структуры из IP-Dip после отжига превращаются в стеклоуглеродные, в то время как содержащие неорганические вещества фоторезисты OrmoComp и SZ2080 при отжиге модифицируются в стекло. Структуры из Ip-Dip также демонстрируют наибольшую усадку из выбранных фоторезистов. Таким образом, ДЛЛ с последующим пиролизом фоторезиста Ip-Dip можно использовать для создания проводящих стеклоуглеродных структур.

OrmoComp пригодится для создания упорядоченных массивов оптических элементов, которые могут востребованы на источниках рентгеновского излучения. В свою очередь структуры из фоторезиста SZ2080 при пиролизе зачастую отсоединяются от подложки, что удобно для изготовления одиночных структур, которые затем требуется переместить в другую среду. Полученные данные могут быть в дальнейшем использованы при использовании технологии пиролиза в качестве стандартного метода постобработки структур, созданных по технологии ДЛЛ, и послужат активному развитию этого вида постобработки, отмечают ученые.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Центр квантовых технологий физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова создан в 2018 году в рамках Национальной Технологической Инициативы. В рамках центра ведутся исследования в области волоконной и атмосферной квантовой криптографии, физики холодных атомов, квантовой оптики, нанофотоники и нелинейной оптики, а также криоэлектроники. Большое внимание при работе центра уделяется образовательным программам для слушателей самого разного уровня.
13 апреля
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, строительству российской орбитальной станции дали зеленый свет. Практическая реализация программы должна начаться вскоре.

Сегодня, 11:17
4 минуты
Илья Ведмеденко

Истребитель F-15C Eagle Военно-воздушных сил США уничтожил цель ракетой AIM-120 AMRAAM на максимальной дистанции из всех известных.

8 часов назад
14 минут
Василий Парфенов

Новое масштабное журналистское расследование собрало воедино самые вопиющие факты коррупции, махинаций с официальной статистикой и игнорирования пандемии на государственном уровне.

13 апреля
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Австралии узнали, на протяжении какого периода времени сохраняется эффект эйфории после употребления марихуаны. Это необходимо, например, для более эффективного применения лекарств на основе каннабиса или понимания того, сколько времени необходимо, чтобы сесть за руль.

13 апреля
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, строительству российской орбитальной станции дали зеленый свет. Практическая реализация программы должна начаться вскоре.

13 апреля
5 минут
Ольга Иванова

Хронический риносинусит, который связан с постоянной заложенностью носа и головными болями, как выяснили ученые, может вызывать и изменения в головном мозге.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: