Темплати наноструктур на основі полімерних напівпровідників

Abstract

Застосування темплатів є одним із найбільш дійових засобів одержання сучасних функціональних нано- та мікроструктурованих матеріялів. В роботі показано можливість використання електрографічного процесу для створення планарних темплатів зі штучним поверхневим рельєфом. Використання полімерних напівпровідників (ПНП) в такому процесі дозволяє забезпечити циклічне створення геометричного рельєфу з модульованим електростатичним зарядом на поверхні темплату у реальному часі. Це дозволяє оптимізувати параметри створення темплатів з різною структурою. Вивчено властивості нового виду оптичної пам’яті ПНП на основі поліепоксипропілкарбазола. На основі такого ефекту одержано темплати з різною рельєфною та польовою топологією. Дослідження релаксації поверхневого потенціялу, розвитку геометричного рельєфу на вільній поверхні ПНП показали, що в ПНП при температурі трохи нижче температури утворення геометричного рельєфу утворюється термостимульований гетерозаряд (ТСГЗ), величина якого пропорційна початковому заряду. Релаксація поверхневого потенціялу залежить від величини та знаку створеного в об’ємі ПНП електричного заряду та має три характерні ділянки. Знайдено значення оптимальної температури та часу утворення ТСГЗ. При створенні полімерного темплату з використанням ТСГЗ було встановлено, що смуга просторових частот, які передаються, співпадає зі смугою звичайного способу реєстрації оптичних голограм; паразитні смуги відсутні. Наявність ТСГЗ в об’ємі темплату сприяє льокальному осадженню металу на його поверхню. Практична реалізація даного ефекту дозволяє одержати темплати складної топології за допомогою метод голографічної літографії в реальному масштабі часу.

Template application is one of the most effective ways in fabrication of modern functional nano- and microstructured materials. A possibility to use electrographic process for production of planar templates with an artificial topography is shown. Use of polymeric semiconductors (PSC) in such a process makes possible cyclic production of a geometrical relief with modulated electrostatic charge on a surface of template in real time. It allows optimizing fabricationparameters of templates with various structures. The properties of a new type of PSC optical memory based on polyepoxipropilcarbazole are analyzed. Based on such an effect, templates with various relief and field topologies are fabricated. The investigation of surface-potential relaxation and development of geometrical relief on PSC free surface shows that, in PSC at temperatures slightly lower than geometrical-relief formation temperatures, photosensitive thermostimulated heterocharge (ТSHC) is formed. Its value is proportional to an initial charge. The surface potential relaxation depends on size and sign of the electric charge generated in PSC bulk and has three characteristic sections. Values of optimal temperature and formation time of ТSHC are found. As revealed at fabrication of polymer template with use of ТSHC, the band of transmitted frequencies coincides with that for usual method of optical holograms registration; parasitic bands are absent. Presence of ТSHC in template bulk promotes local deposition of metal on its surface. Practical realization of this effect makes possible to fabricate the complex-topology templates using holographic lithograph methods in real time.

Применение темплатов является одним из наиболее действенных способов получения современных функциональных нано- и микроструктурированных материалов. В работе показана возможность использования электрографического процесса для создания планарных темплатов с искусственным поверхностным рельефом. Использование полимерных полупроводников (ППП) в таком процессе позволяет обеспечить циклическое создание геометрического рельефа с модулированным электростатическим зарядом на поверхности темплата в реальном времени. Это позволяет оптимизировать параметры создания темплатов с различной структурой. Изучены свойства нового вида оптической памяти полимерных полупроводников (ППП) на основе полиэпоксипропилкарбазола. На основе такого эффекта получены темплаты с различной рельефной и полевой топологией. Исследования релаксации поверхностного потенциала и развития геометрического рельефа на свободной поверхности ППП показали, что в ППП при температурах несколько ниже температуры образования геометрического рельефа образуется термостимулированный гетерозаряд (ТСГЗ), величина которого пропорциональна начальному заряду. Релаксация поверхностного потенциала зависит от величины и знака созданного в объеме ППП электрического заряда и имеет три характерных участка. Найдено значение оптимальной температуры и времени образования ТСГЗ. При создании полимерного темплата с использованием ТСГЗ было установлено, что полоса передаваемых частот совпадает с полосой обычного способа регистрации оптических голограмм, паразитные полосы отсутствуют. Наличие ТСГЗ в объеме темплата способствует локальному осаждению металла на его поверхность. Практическая реализация данного эффекта позволяет получать темплаты сложной топологии с помощью методов голографической литографии в реальном масштабе времени.