Формирование голографических дифракционных решеток в тонких пленках халькогенидных стеклообразных полупроводников

  • Андриан Михайлович Настас Институт прикладной физики, ул. Академическая, 5, MD-2028, г. Кишинев, Молдова https://orcid.org/0000-0003-4953-4890
  • Михаил Селевестрович Иову Институт прикладной физики, ул. Академическая, 5, MD-2028, г. Кишинев, Молдова
  • Игорь Николаевич Агишев Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Илья Владимирович Гаврусенок Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Елена Александровна Мельникова Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Игорь Вячеславович Сташкевич Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Алексей Леонидович Толстик Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

Аннотация

Исследовано формирование голографических дифракционных решеток в тонких пленках халькогенидных стеклообразных полупроводников. Проанализирован процесс записи голографических решеток на длине волны излучения аргонового лазера 488 нм, а также процесс химического травления, позволяющий создать рельефную голографическую решетку. Определены оптимальные условия формирования дифракционных решеток в пленках сульфида мышьяка. Показано, что на длине волны аргонового лазера 488 нм оптимальная экспозиция составила ∼5–8 Дж/см2. На стадии записи образуется квазифазовая (рельефно-фазовая) решетка с дифракционной эффективностью на уровне единиц процентов. Травление экспонированного образца раствором щелочи NaOH в деионизированной воде и изопропаноле позволило существенно увеличить глубину рельефа и повысить дифракционную эффективность тонкой рельефной решетки примерно до 20 % для красной области спектра и приблизиться к максимальному значению (∼34 %) для ближней инфракрасной области. Результаты исследования перспективны для создания рельефных голографических решеток в сфере оптического приборостроения (спектральное оборудование, голографические прицелы и др.).

Биографии авторов

Андриан Михайлович Настас, Институт прикладной физики, ул. Академическая, 5, MD-2028, г. Кишинев, Молдова

кандидат физико-математических наук; старший научный сотрудник

Михаил Селевестрович Иову, Институт прикладной физики, ул. Академическая, 5, MD-2028, г. Кишинев, Молдова

доктор физико-математических наук; заведующий лабораторией оптоэлектроники имени А. М. Андриеш, главный научный сотрудник

Игорь Николаевич Агишев, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

заведующий учебной лабораторией кафедры лазерной физики и спектроскопии физического факультета

Илья Владимирович Гаврусенок, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

студент физического факультета. Научный руководитель – А. Л. Толстик

Елена Александровна Мельникова, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры лазерной физики и спектроскопии физического факультета

Игорь Вячеславович Сташкевич, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры лазерной физики и спектроскопии физического факультета

Алексей Леонидович Толстик, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук, профессор; заведующий кафедрой лазерной физики и спектроскопии физического факультета

Литература

  1. Wenger EF, Melnichuk AV, Stransky AV. Fotostimulirovannye protsessy v khal’kogenidnykh stekloobraznykh poluprovodnikakh i ikh prakticheskoe primenenie [Photostimulated processes in chalcogenide glassy semiconductors and their practical application]. Kyiv: Akademperiodika; 2007. 285 p. Russian.
  2. Nastas AM, Iovu MS, Tolstik AL. Effect of corona discharge on the optical properties of thin-film Cu – As2Se3 structures. Optics and Spectroscopy. 2020;128(2):231–235. DOI: 10.1134/S0030400X20020174.
  3. Nastas AM, Iovu MS, Tolstik AL, Stashkevich IV. Corona discharge influence on the formation of holographic gratings in structures of metal – chalcogenide glassy semiconductor. In: Rodin VG, editor. 9th International conference photonics and information optics; 2020 January 29–31; Moscow, Russia. Moscow: National Research Nuclear University MEPHI; 2020. p. 643–644. Russian.
  4. Collier RJ, Burckhard CB, Lin LH. Optical holography. New York: Academic Press; 1971. 604 p.
  5. Love JC, Paul KE, Whitesides GM. Fabrication of nanometer-scale features by controlled isotropic wet chemical etching. Advanced Materials. 2001;13(8):604–607.
Опубликован
2021-10-05
Ключевые слова: голографическая решетка, дифракционная структура, халькогенидный стеклообразный полупроводник, фоторезист
Поддерживающие организации Работа выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (договор Ф19МЛДГ-001 «Технология изготовления голографических дифракционных оптических элементов на тонкопленочных структурах металл – халькогенидный стеклообразный полупроводник ») и Молдавского национального агентства исследований и разработок (проект государственной программы ANCD 20.80009.5007.14 «Гибридные многофункциональные нанокомпозиты различной архитектуры из полимеров и некристаллических полупроводников для применения в оптоэлектронике, фотонике и биомедицине»).
Как цитировать
Настас, А. М., Иову, М. С., Агишев, И. Н., Гаврусенок, И. В., Мельникова, Е. А., Сташкевич, И. В., & Толстик, А. Л. (2021). Формирование голографических дифракционных решеток в тонких пленках халькогенидных стеклообразных полупроводников. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 3, 4-11. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2021-3-4-11