Получение пленок серебра методом электронно-лучевого испарения для применения в наноплазмонике

В настоящее время широкий интерес проявляется к улучшению оптических характеристик тонких пленок металлов, применяемых в нанооптике и наноплазмонике. Для минимизации потерь пленок в плазмонике необходимо использовать квазимонокристаллические пленки. Рассмотрена задача формирования сплошных пленок квази-монокристаллического серебра с высоким аспектным отношением размера кристаллита к толщине пленки. Проанализированы механизмы роста и выбраны подложки для роста квазимонокристаллической пленки, приведены экспериментальные данные и СЭМ-изображения полученных пленок. Проведено разделение на три области роста по соотношениям интенсивности потока серебра и энергии системы пленка-подложка, получены основные зависимости размера кристаллита от скорости осаждения и температуры подложки. В результате проведенных исследований сформированы сплошные монокристалличе-ские пленки серебра толщиной 200 нм с аспектным отношением 7:1 и шероховатостью порядка 1 нм.

Литература

[1] Searching for better plasmonic materials / P.R. West, V. Ishii, G.V. Naik, N.K. Emani, V.M. Shalaev, A. Boltasseva // Laser Photonics Rev. 2010. Vol. 4. No. 6. P. 795-808. DOI: 10.1002/lpor.200900055

[2] Plasmonic Films Can Easily Be Better: Rules and Recipes / K.M. McPeak, S.V. Jayanti, S.J.P. Kress, S. Meyer, S. Iotti, A. Rossinelli, D.J. Norris // ACS Photonics. 2015. No. 2. P. 326-333. DOI: 10.1021/ph5004237

[3] Low-temperature enhancement of plasmonic performance in silver films / S.V. Jayanti, J.H. Park, A. Dejneka, D. Chvostova, K.M. McPeak, X. Chen, S.H. Oh, D.J. Norris // Оptical Materials Express. 2015. Vol. 5. No. 5. P. 1147-1155. DOI: 10.1364/OME.5.001147

[4] Levlin M., Laasko A. Evaporation of silver thin films on mica // App. Surf. Science. 2000. Vol. 171. No. 3-4. P. 257-264. DOI: 10.1016/S0169-4332(00)00762-5

[5] Warrender J.M., Aziz M.J. Morphological Evolution of Ag-Mica Films Grown by Pulsed Laser Deposition // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 2003. Vol. 749. P. W. 3.1.1-3.1.6.

[6] Morphology and grain structure evolution during epitaxial growth of Ag films on native-oxide-covered Si surface / T.B. Hur, H.K. Kim, D. Perello, M. Yun, A. Kulovits, J. Wiezorek // Journal of Applied Physics. 2008. Vol. 103. No. 10. P. 103507-1-103507-5. DOI: 10.1063/1.2924323

[7] Sayed S.Y. Towards the Epitaxial Growth of Silver on Germanium by Galvanic Displacement // CrystEngComm. 2014. Vol. 16. P. 10028-10033. DOI:10.1039/C4CE01553C

[8] Sneddon D.D., Gewirth A.A. In situ characterization of halide adsorption and Ag-halide growth on Ag(111) electrodes using atomic force microscopy // Surface Sci. 1995. Vol. 343. No. 3. P. 185-200. DOI:10.1016/0039-6028(95)00804-7

[9] Baski А.А., Fuchs Н. Epitaxial growth of silver on mica as studied by AFM and STM // Surface Sci. 1994. Vol. 313. No. 3. P. 275-288. DOI: 10.1016/0039-6028(94)90048-5

[10] Chou B.-T., Lin Sh.-D., Huang B.-H., LuSingle T.-C. Crystalline silver film grown on Si (100) substrate by using electron-gun evaporation and thermal treatment // Journal of Vacuum Science & Technology. B. 2014. Vol. 32. No. 3. P. 031209-1-031209-5. DOI: 10.1116/1.4874618

[11] Вайнштейн Б.К. Современная кристаллография. Т. 3. М.: Наука, 1980. 408 с.

[12] Лютович А.С. Ионно-активированная кристаллизация пленок. Ташкент: Фан, 1982. 148 с.

[13] Пинскер З.Г. Монокристаллические пленки. М.: Мир, 1966. 390 с.

[14] Введение в физику поверхности / К. Оура, В.Г. Лифшиц, А.А. Саранин, А.В. Зотов, М. Катаяма. М.: Наука, 2006. 490 с.