Формирование и исследование трехмерных металлодиэлектрических фотонных кристаллов инфракрасного диапазона
Дьяченко П.Н., Карпеев С.В., Павельев В.С.

Аннотация:
Разработан способ формирования трёхмерных металлодиэлектрических фотонных кристаллов на основе изготовления полимерных структур методом интерференционной литографии c последующим нанесением нанослоя золота методом магнетронного напыления. Запись полимерной матрицы осуществлялась излучением гелий-кадмиевого лазера на длине волны 442 нм в фоторезисте SU-8. Исследованы спектры отражения полученных фотонных кристаллов в инфракрасном диапазоне. На основе данных спектрометрии сделан вывод о появлении фотонной запрещённой зоны с центром на длине волны 2,6-2,8 мкм.

Abstract:
We report on the fabrication of metallodielectric photonic crystals by means of interference lithography and subsequent coating by the gold nanolayer by the use of magnetron deposition. The polymer grating is realized in a SU-8 photoresist using a He-Cd laser of wavelength 442 nm. A reflection spectrum from three-dimensional metallodielectric photonic crystals is investigated. The occurrence of the photonic band gap with the center on wavelength 2.6-2.8 microns on the basis of spectroscopy data is shown.

Ключевые слова :
фотонные кристаллы, интерференционная литография.

Key words:
photonic crystals, interference lithography.

Литература:

  1. Johnson, S.J. Photonic Crystals: The Road from Theory to Practice / S.J. Johnson, J.D. Joannopoulos. – London: Kluwer Academic Publishers, 2003. – 156 p.
  2. Сойфер, В.А. Дифракционные оптические элементы в устройствах нанофотоники / В.А. Сойфер, В.В. Котляр, Л.Л. Досколович // Компьютерная оптика – 2009. – Т. 33, № 4. – С. 352-368.
  3. Дифракционная компьютерная оптика / под ред. В.А. Сойфера. – М.: Физматлит, 2007. – 736 с.
  4. Yablonovich, E. Photonic band structure: The face-centered-cubic case employing nonspherical atoms / E. Yablonovich, T.J. Gmitter, K.M. Leung, // Phys. Rev. Lett. – 1991. – Vol. 67 – P. 2295-2298.
  5. Chelnokov, A. Near-infrared Yablonovite-like photonic crystals by focused-ion-beam etching of macroporous silicon / A. Chelnokov, K. Wang, S. Rowson, P. Garoche, and J.-M. Lourtioz // Appl. Phys. Lett. – 2000. – Vol. 77. –P. 2943-2945.
  6. Maruo, S. Three-dimensional microfabrication with two-photon absorbed photopolymerization / S. Maruo, O. Nakamura, and S. Kawata // Optics Letters – 1997. – Vol. 22, №. 2. – P. 132–134.
  7. Ostendorf, A. Two-Photon Polymerization: A new Approach to Micromachining / A. Ostendorf, B. Chichkov // Photonics Spectra. – 2006. – No. 10. – P. 72-80.
  8. Campbell, M. Fabrication of photonic crystals for the visible spectrum by holographic lithography / M. Campbell, D.N. Sharp, M.T. Harrison, R.G. Denning, A.J. Tur­berfield // Nature. – 2000. – Vol. 404. – P. 53-56.
  9. Kaneko, K. Metal-nanoshelled three-dimensional photo­nic lattices / K. Kaneko, K. Yamamoto, S. Kawata, H. Xia, J.-F. Song, and H.-B. Sun // Opt. Lett. – 2008. – Vol. 33. – P. 1999-2001.
  10. Mizeikis, V. Fabrication and properties of metalo-dielec­tric photonic crystal structures for infrared spectral region / V. Mizeikis, S. Juodkazis, R. Tarozaite, J. Juodkazyte, K. Juodkazis, H. Misawa // Opt. Express. – 2007. – Vol. 15. – P. 8454-8464.
  11. Tal, A. Fabrication and characterization of three-dimensi­onal copper metallodielectric photonic crystals / A. Tal, Y.-S. Chen, H.E. Williams, R.C. Rumpf, S.M. Kuebler // Opt. Express. – 2007. – Vol. 15. – P. 18283-18293.
  12. Walsh, T.A. High-temperature metal coating for modification of photonic band edge position / T.A. Walsh, J.A. Bur, Y.-S. Kim, T.-M. Lu, and S.-Y. Lin // J. Opt. Soc. Am. B. – 2009. – Vol. 26(7). – P. 1450-1455.
  13. Микляев, Ю.В. Интерференционно-литографический синтез трехмерных фотонных кристаллов с использованием излучения, слабо поглощаемого фоторезистом / Ю.В. Микляев, С.В. Карпеев, П.Н. Дьяченко, В.С. Павельев, С.Д. Полетаев // Компьютерная оптика. – 2008. – Т. 32, № 4. – С. 357-360.

References:

  1. Johnson, S.J. Photonic Crystals: The Road from Theory to Practice / S.J. Johnson, J.D. Joannopoulos. –London: Kluwer Academic Publishers, 2003. – 156 p.
  2. Soifer, V.A. Difractive optical elements in nanophotonics devices / V.A. Soifer, V.V. Kotlyar, L.L. Doskolovich // Computer Optics. – 2009. – Vol. 33, No. 4. – P. 352-368. – (in Russian).
  3. Diffractive Computer Optics / edited by V.A. Soifer. – Mos­cow: “Fizmatlit” Publisher, 2007. – 736 p. – (in Russian).
  4. Yablonovich, E. Photonic band structure: The face-cen­tered-cubic case employing nonspherical atoms / E. Yab­lonovich, T.J. Gmitter, K.M. Leung, // Phys. Rev. Lett. – 1991. – Vol. 67. – P. 2295-2298.
  5. Chelnokov, A. Near-infrared Yablonovite-like photonic crystals by focused-ion-beam etching of macroporous silicon / A. Chelnokov, K. Wang, S. Rowson, P. Garoche, and J.-M. Lourtioz // Appl. Phys. Lett. – 2000. – Vol. 77. –P. 2943-2945.
  6. Maruo, S. Three-dimensional microfabrication with two-photon absorbed photopolymerization / S. Maruo, O. Nakamura, and S. Kawata // Optics Letters. – 1997. – Vol. 22, No. 2. – P. 132-134.
  7. Ostendorf, A. Two-Photon Polymerization: A new Approach to Micromachining / A. Ostendorf, B. Chichkov // Photonics Spectra. – 2006. – N. 10. – P. 72-80.
  8. Campbell, M. Fabrication of photonic crystals for the visible spectrum by holographic lithography / M. Campbell, D.N Sharp, M.T. Harrison, R.G. Denning, A.J. Tur­berfield // Nature. – 2000. – Vol. 404. – P. 53-56.
  9. Kaneko, K. Metal-nanoshelled three-dimensional photo­nic lattices / K. Kaneko, K. Yamamoto, S. Kawata, H. Xia, J.-F. Song, and H.-B. Sun // Opt. Lett. – 2008. – Vol. 33. – P. 1999-2001.
  10. Mizeikis, V. Fabrication and properties of metalo-dielectric photonic crystal structures for infrared spectral region / V. Mizeikis, S. Juodkazis, R. Tarozaite, J. Juodkazyte, K. Juodkazis, H. Misawa // Opt. Express. –2007. – Vol. 15. – P. 8454-8464.
  11. Tal, A. Fabrication and characterization of three-dimen­sional copper metallodielectric photonic crystals / A. Tal, Y.-S. Chen, H.E. Williams, R.C. Rumpf, S.M. Kuebler // Opt. Express. – 2007. – Vol. 15. – P. 18283-18293.
  12. Walsh, T.A. High-temperature metal coating for modification of photonic band edge position / T.A. Walsh, J.A. Bur, Y.-S. Kim, T.-M. Lu, and S.-Y. Lin // J. Opt. Soc. Am. B. – 2009. – Vol. 26(7). – P. 1450-1455.
  13. Miklyaev, Yu.V. Fabrication of three-dimensional photonics crystals by interference lithography with low light absorption / Yu.V. Miklyaev, S.V. Karpeev, P.N. Dyachenko, V.S. Pavelyev // Computer Optics. – 2008. –Vol. 32. – P. 357-360. – (in Russian).
© 2009, ИСОИ РАН
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 332-56-22, факс: +7 (846) 332-56-20