4 марта
ЦКТ МГУ ЦКТ МГУ
1

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.
Позавчера, 09:23
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

2 декабря
Илья Ведмеденко

ВВС Китайской Республики (Тайваня) получили первый учебно-боевой самолет Т-5 Brave Eagle. Машину разработали на основе легкого истребителя F-СК-1 Ching-kuo.

2 декабря
Василий Парфенов

Пару недель назад Международная космическая станция разменяла 23-й год своего существования на орбите. И хотя далеко не все ее модули насчитывают и десяти лет эксплуатации, конструкция в целом давно вызывает опасения в надежности. В числе прочего американскую сторону особо волнуют недавние неполадки в российском сегменте. Их считают предвестником серьезного препятствия человеческой экспансии в космос — когда мы лишимся важнейшего форпоста на орбите Земли, а замены ему еще не появится.

29 ноября
Василий Парфенов

Польские ученые-полярники засняли редкое событие — охоту полярного медведя не на морскую добычу, а наземную. Правда, молниеносная атака все равно произошла в воде. Подобное поведение северного хищника впервые удалось запечатлеть на видео.

30 ноября
Сергей Васильев

Ультрагорячий юпитер TOI-2109b находится в 20 раз ближе к своей звезде, чем Меркурий – к Солнцу, и на его дневной стороне легко расплавится и железо, и сталь.

30 ноября
Илья Ведмеденко

Разрабатывать парашют для многоразовой ракеты-носителя начнут в следующем году. Об этом сообщил холдинг «Технодинамика».

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

18 ноября
Ольга Иванова

Группа исследователей из Китая и США выявила дополнительный фактор, который мог способствовать самому крупному вымиранию на планете.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

DELETED
4 недели назад
-
0
+
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: