<div>
	Влияние параметров анодирования на оптические свойства нанопористого оксида алюминия, сформированного поверх островковой пленки серебра</div>

Никитин Игорь Юрьевич, Набиуллина Резида Даниловна, Нащекин Алексей Викторович, Старовойтов Антон Андреевич, Гладских Игорь Аркадьевич

doi:10.17586/2226-1494-2023-23-1-28-34

2023 , ТОМ 23, НОМЕР 1 ( январь-февраль )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

doi: 10.17586/2226-1494-2023-23-1-28-34

УДК 535. 016

Влияние параметров анодирования на оптические свойства нанопористого оксида алюминия, сформированного поверх островковой пленки серебра

Никитин И.Ю., Набиуллина Р.Д., Нащекин А.В., Старовойтов А.А., Гладских И.А.

Читать статью полностью

Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования:

Никитин И.Ю., Набиуллина Р.Д., Нащекин А.В., Старовойтов А.А., Гладских И.А. Влияние параметров анодирования на оптические свойства нанопористого оксида алюминия, сформированного поверх островковой пленки серебра // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2023. Т. 23, № 1. С. 28–34. doi: 10.17586/2226-1494-2023-23-1-28-34

Аннотация

Предмет исследования. Исследованы оптические свойства гибридной плазмонной тонкопленочной наноструктуры. Структура представляет собой пористую матрицу анодного оксида алюминия на поверхности островковой пленки серебра, сформированной на кварцевой подложке. Метод. Серебряная пленка из наночастиц, лежащая в основе структуры, создана методом термического напыления. Островковая структура серебра с размером наночастиц порядка 100 нм сформирована в процессе отжига на воздухе. На поверхность структуры методом электронно-лучевого испарения в вакууме нанесена пленка алюминия. Выполнено одноступенчатое прямое анодирование пленки алюминия, в результате которого образована нанопористая пленка оксида алюминия. Полученные структуры исследованы методами спектрометрии и электронной микроскопии. Основные результаты. Рассмотрены спектры отражения и оптической плотности наноструктур, полученные при различных продолжительности и токе анодирования. Выполнено сравнение полученных спектров наноструктур для оксида алюминия, серебряных наночастиц и оксида алюминия на поверхности серебряных наночастиц. Показано, что с увеличением времени анодирования, коэффициент отражения структуры приближается к величине показателя для анодного оксида алюминия, вследствие окисления алюминиевой пленки. Увеличение тока анодирования приводит к сдвигу минимума коэффициента отражения в длинноволновую область спектра. Это явление подтверждается ранее выполненными исследованиями и объясняется увеличением расстояния между порами, образующимися в результате анодирования. Численное моделирование спектров сечения экстинкции с использованием Mie калькулятора показало, что результаты моделирования оптических свойств структуры с размерами наночастицы порядка 100 нм сопоставимы со спектрами оптической плотности, полученными в результате эксперимента. При моделировании использовано приближение сферической частицы. Для более точного определения толщины оксидной пленки и приближения расчетных спектров оптической плотности к экспериментальным результатам требуется учет форм-фактора. Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы при проектировании и изготовлении сенсоров, оптических покрытий и источников фотонов для применения в экранах, оптических схемах и устройствах плазмоники.

Ключевые слова: локализованный плазмонный резонанс, нанопористый оксид алюминия, тонкие пленки, наночастицы, анодирование

Благодарности. Исследование выполнено за счет средств гранта Российского научного фонда № 21-72-10098, а также средств гранта поддержки научно-исследовательских работ бакалавров, магистров и аспирантов (НИР МиА) Университета ИТМО.

Список литературы

Maoz B.M., Chaikin Y., Tesler A.B., Bar Elli O., Fan Z., Govorov A.O., Markovich G. Amplification of chiroptical activity of chiral biomolecules by surface plasmons // Nano Letters. 2013. V. 13. N 3. P. 1203–1209. https://doi.org/10.1021/nl304638a
Xu S., Cao Y., Zhou J., Wang X., Wang X., Xu W. Plasmonic enhancement of fluorescence on silver nanoparticle films // Nanotechnology. 2011. V. 22. N 27. P. 275715. https://doi.org/10.1088/0957-4484/22/27/275715
Choudhari K.S., Kulkarni S.D., Santhosh C., George S.D. Photoluminescence enhancement and morphological properties of nanoporous anodic alumina prepared in oxalic acid with varying time and temperature // Microporous and Mesoporous Materials. 2018. V. 271. P. 138–145. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2018.06.004
Zhou Z.K., Lei D.Y., Liu J., Liu X., Xue J., Zhu Q., Chen H., Liu T., Li Y., Zhang H., Wang X. Shaping the emission spectral profile of quantum dots with periodic dielectric and metallic nanostructures // Advanced Optical Materials. 2014. V. 2. N 1. P. 56–64. https://doi.org/10.1002/adom.201300354
Ho W.J., Cheng P.Y., Hsiao K.Y. Plasmonic silicon solar cell based on silver nanoparticles using ultra-thin anodic aluminum oxide template // Applied Surface Science. 2015. V. 354. P. 25–30. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.05.049
Xu Q., Sun H.-Y., Yang Y.-H., Liu L.-H., Li Z.-Y. Optical properties and color generation mechanism of porous anodic alumina films // Applied Surface Science. 2011. V. 258. N 5. P. 1826–1830. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.10.054
Bae Y., Yu J., Jung Y., Lee D., Choi D. Cost-effective and high-throughput plasmonic interference coupled nanostructures by using quasi-uniform anodic aluminum oxide // Coatings. 2019. V. 9. N 7. P. 420. https://doi.org/10.3390/coatings9070420
Wang X.G., Wang J., Li J.-F., Tao D.-W., Zhou W.-M., Li Y., Wang C.-W. Silver loaded anodic aluminum oxide defective photonic crystals and their application for surface enhanced Raman scattering // Optical Materials. 2020. V. 105. P. 109982. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2020.109982
Santos A. Nanoporous anodic alumina photonic crystals: Fundamentals, developments and perspectives // Journal of Materials Chemistry C. 2017. V. 5. N 23. P. 5581–5599. https://doi.org/10.1039/c6tc05555a
Liu S., Tian J., Zhang W. Fabrication and application of nanoporous anodic aluminum oxide: A review // Nanotechnology. 2021. V. 32. N 22. P. 222001. https://doi.org/10.1088/1361-6528/abe25f
Kumeria T., Santos A. Nanoporous alumina membranes for chromatography and molecular transporting // Springer Series in Materials Science. 2015. V. 219. P. 293–318. https://doi.org/10.1007/978-3-319-20334-8_10
Alekseeva N., Cema G., Podorozhkin D., Solovyev V., Trifonov S., Veisman V. Physical properties of self-assembled porous alumina structures filled with iodine // Journal of Self-Assembly and Molecular Electronics (SAME). 2015. V. 2. N 1. P. 27–40. https://doi.org/10.13052/jsame2245-4551.212
Yin H., Li X., Que L. Fabrication and characterization of aluminum oxide thin film micropatterns on the glass substrate // Microelectronic Engineering. 2014. V. 128. P. 66–70. https://doi.org/10.1016/j.mee.2014.05.020
Nabiullina R.D., Nikitin I., Soloveva E., Gladskikh I., Starovoytov A.A. Optical properties of nanoporous aluminum oxide activated by molecular clusters of pseudoisocyanine dye // Proceedings of SPIE. 2022. V. 12131. P. 121310S. https://doi.org/10.1117/12.2621343
Toropov N.A., Gladskikh I.A., Parfenov P.S., Vartanyan T.A. Fabrication and laser-assisted modification of the Ag particles ensembles supporting quadrupole plasmon oscillations // Optical and Quantum Electronics. 2017. V. 49. N 4. P. 154. https://doi.org/10.1007/s11082-017-0996-5
Amendola V., Pilot R., Frasconi M., Maragò O.M., Iatì M.A. Surface plasmon resonance in gold nanoparticles: A review // Journal of Physics: Condensed Matter. 2017. V. 29. N 20. P. 203002. https://doi.org/10.1088/1361-648X/aa60f3
Nikitin I.Y., Nabiullina R.D., Borodina L.N., Starovoytov A.A., Gladskikh I.A. Optical properties of a hybrid films of J-aggregates and aluminum oxide formed on an island Ag film // Proc. of the International Conference Laser Optics (ICLO). 2022. https://doi.org/10.1109/iclo54117.2022.9840201

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License