| Περίληψη |
Κατά τις τελευταίες δεκαετίες έχει σημειωθεί ένα αυξημένο ενδιαφέρον για τη μελέτη δομών και συσκευών που μπορούν να ελέγξουν το φως. Σε αυτήν την κατηγορία ανήκουν και οι λεγόμενοι φωτονικοί κρύσταλλοι, δηλαδή περιοδικά διηλεκτρικά ή μέταλλο-διηλεκτρικά συστήματα όπου η περίθλαση του φωτός μέσα σε αυτά μπορεί να οδηγήσει στην δημιουργία επιτρεπόμενων ή απαγορευμένων φασματικών περιοχών, γνωστά και ως ενεργειακές ζώνες ή χάσματα αντιστοίχως.
Σε αυτήν την εργασία, μελετάμε την κατασκευαστική διαδικασία μιας συγκεκριμένης κατηγορίας φωτονικών κρυστάλλων, ονόματι woodpile, μέσω της χρήσης λέιζερ για την δημιουργία αυτών των δομών. Ο βασικός στόχος ήταν να δημιουργήσουμε όσο το δυνατόν καλύτερης ποιότητας μέταλλο-διηλεκτρικές woodpile δομές με την μικρότερη δυνατή περίοδο (της κλίμακας των μερικών νανόμετρων). Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, κατασκευάσαμε διηλεκτρικές woodpile δομές, (που έγιναν μέσα σε ένα παχύρευστο πολυμερικό υλικό που δημιουργήθηκε στο εργαστήριο), μέσω μιας τεχνικής που ονομάζεται διφωτονικός πολυμερισμός. Ο διφωτονικός πολυμερισμός είναι μια τεχνική άμεσης εγγραφής, μέσω της χρήσης λέιζερ, όπου επιτρέπει την κατασκευή τρισδιάστατων δομών με ανάλυση μικρότερη της κλίμακας των μικρομέτρων. Μετά την δημιουργία, τα διηλεκτρικά δείγματα επιμεταλλώνονται, μέσω της τεχνικής του electroless plating, και έτσι οδηγούμαστε στην δημιουργία επιμεταλλωμένων woodpile δομών.
Μέσω της προηγούμενης διαδικασίας μπορέσαμε να δείξουμε ότι αυτή η πειραματική τεχνική είναι κατάλληλη για την κατασκευή μέταλλο-διηλεκτρικών woodpile δομών της κλίμακας των μερικών νανόμετρων ενώ ταυτόχρονα επετεύχθη υψηλή κατασκευαστική ποιότητα. Συγκεκριμένα, χαρακτηρίζοντας την μορφολογία των δομών (ανάλυση, μέσο πάχος δομής, μέσο πάχος μεταλλικής εναπόθεσης κτλ.) μεταβάλλοντας διάφορες κατασκευαστικές παραμέτρους, δείξαμε ότι ανάλυση κάτω των 100 nm είναι εφικτή για δομές με 600 nm περίοδο, ενώ ερευνήσαμε και εντοπίσαμε τις βέλτιστες συνθήκες κατασκευής όπου η ανάλυση ήταν μέγιστη. Ο ηλεκτρομαγνητικός χαρακτηρισμός αυτών των δομών, μετρώντας την διαπερατότητα των δειγμάτων, έδειξε την δημιουργία φωτονικού χάσματος με κορυφή στα 450 THz περίπου, το οποίο ήταν σε αρκετά καλή συμφωνία με τις αντίστοιχες θεωρητικές μετρήσεις.
Βασιζόμενοι στις επιμεταλλωμένες woodpile δομές που κατασκευάστηκαν σε αυτήν της εργασία, μπορεί κανείς να δημιουργήσει συσκευές που ανακλούν το φως σε μια επιθυμητή φασματική περιοχή, να επιτρέψει ή να απαγορεύσει την διάδοση του φωτός σε συγκεκριμένες διευθύνσεις (λειτουργώντας έτσι ως κυματοδηγός) ή να περιορίσει το φως σε μια πολύ μικρή χωρική περιοχή (φωτονικός εντοπισμός). Όλες η παραπάνω εφαρμογές μπορούν να επιφέρουν πολύ μεγάλες τεχνολογικές αλλαγές.
|
Fabrication of metallic photonic structures by two-photon polymerization
