Никель изменяет оптические свойства диоксида кремния

Источник: venture-biz.ru

Ученые давно стремятся уйти от традиционной электроники к фотонике, где информационные сигналы передаются с помощью частиц света. Исследование российских ученых из Казанского физико-технического института, Приволжского и Сибирского федеральных университетов, а также Института физики им. Л. В. Киренского — это еще один шаг на этом нелегком пути. Команда специалистов изучила оптические характеристики подложки из диоксида кремния, модифицированной с помощью наночастиц никеля. Данный композит был получен путем бомбардировки матрицы подложки ионами металла. В итоге на глубине 10 — 15 нм появились наночастицы размером от 2 до 16 нм. Ученые изготовили несколько видов модифицированной подложки, регулируя интенсивность бомбардировки.

Затем они сравнили полученные композиты, а также (в качестве контрольного образца) подложку с обычной никелевой пленкой. В качестве регулятора оптических свойств материала использовалось магнитное поле. Когда линейно-поляризованный свет проходит сквозь прозрачное вещество, помещенное в магнитном поле, плоскость поляризации света поворачивается на угол, пропорциональный напряженности поля. Таким образом, можно управлять световым потоком, изменяя ориентацию и мощность магнитного поля. Именно этот эффект считается наиболее перспективным для организации переключения фотонных элементов. Российские физики пропускали сквозь образцы кремния с наночастицами никеля свет различной частоты, и измеряли поворот вектора поляризации при воздействии магнитного поля. В итоге выяснилось, что магнитооптические свойства композитов зависят от концентрации наночастиц никеля и значительно отличаются от свойств обычной никелевой пленки.

Изменение характеристик вещества происходит за счет поверхностных плазмонов — то есть квантов колебаний электронов в проводнике. Эти колебания имеют собственную частоту, которая влияет на оптические характеристики обычных металлов. В случае, если частота света ниже плазмонной, свет отражается от поверхности, если выше — свет проходит внутрь металла. Но у наночастиц никеля из-за их малого размера значение плазмонной частоты смещается, поэтому светопоглощающие и магнитооптические характеристики материала меняется. Регулируя концентрацию и размер наночастиц, можно выпускать материалы для оптических вычислительных компонентов, со строго заданными характеристиками. Причем для организации такого производства не требуются значительные затраты. Получение подложки из оксида кремния, а также имплантация в нее металлических частиц — это давно известные и отработанные технологии.

Рисунок: computerra.ru