Команда НОЦ Функциональные Микро/Наносистемы разработала технологию создания плазмонных волноводов на основе тонких пленок золота с рекордной длиной распространения сигнала 250 мкм. Новые волноводы с уникальными свойствами найдут применение в волноводных оптических датчиках, высокочувствительных плазмонных сенсорах, а также оптических межсоединениях для процессоров нового поколения.



Интегральная волноводная оптика – одно из стремительно развивающихся направлений современной физики, открывающее новые возможности передачи и управления сигналами на микросхемах, изготовления сверхчувствительных химических и биологических сенсоров, оптических гироскопов и спектрометров. Наиболее перспективным типом оптических волноводов являются плазмонные волноводы из благородных металлов, конструкция которых позволяет минимизировать потери на рассеяние и, соответственно, увеличить длину распространения поверхностного плазмона, что критично для существенного повышения эффективности плазмонных устройств.

В НОЦ ФМН разработана технология создания плазмонных волноводов на основе тонких пленок золота, демонстрирующих непревзойденные характеристики: рекордную длину пробега поверхностного плазмона 250 мкм на оптических длинах волн, что соответствует значениям, полученным в результате численного моделирования, проведенного командой ИТПЭ РАН под руководством Александра Мерзликина. Продемонстрированная длина распространения сигнала является рекордной для плазмонных волноводов подобного типа на основе золота из опубликованных в литературе.



Достигнутое рекордное значение распространения сигнала — это результат модельной оптимизации конструкции плазмонных волноводов и высокого уровня разработанной в Бауманке технологии. При пересечении таких волноводов сигнал не перетекает из одного в другой, это свойство позволяет увеличить плотность «упаковки» и делает плазмонные волноводы оптимальным решением для межсоединений в чипах на полупроводниках.

«Травление стека золота с оксидом алюминия – крайне сложный процесс, практически всегда приводящий к полной деградации оптических свойств ультратонких пленок золота. Нашим ребятам удалось разработать нетривиальную технологию травления, которая не только обеспечивает формирование сверхкачественных наноструктур, но и позволяет добиться оптических и плазмонных свойств выше уровня лучших мировых образцов. Надеюсь, что технологические ноу-хау МГТУ и ВНИИА станут драйвером развития этой перспективной области нанофотоники», – отметил Илья Родионов, директор НОЦ Функциональные Микро/ Наносистемы.

Эта технология уже используется для создания сверхчувствительных оптических газовых сенсоров.