ИСТИНА

Изготовление дифракционных оптических элементов путем осаждения коллоидных частиц может быть весьма технологичным подходом, но в литературе практически нет публикаций по изготовлению из коллоидных частиц дифракционных структур с большим периодом, значительно превышающим длины волн видимого света, которые могли бы использоваться в качестве дифракционных решеток в видимой и ИК областях спектра. Тем не менее, мы нашли подход, который позволяет получать двухуровневые дифракционные структуры, способные давать дифракцию в ИК, видимой и УФ частях спектра световых волн, путем осаждения коллоидных частиц SiO2 на вертикальную подложку. Данный подход основан на прерывистом движении мениска коллоидного раствора в процессе осаждения. Для получения периодических структур нами были подобраны специальные режимы вертикального осаждения коллоидных микрочастиц, которые заключались в выборе достаточно низких их концентраций (в пределах от 0.2 до 0.8 г/л), определенных температур (34-50 0С), скоростей осаждения и состав коллоидного раствора. В итоге были получены периодические двухуровневые структуры (дифракционные решетки) с периодом порядка 150-300 мкм (первый уровень упорядоченности), состоящие из повторяющихся полос осажденных микрочастиц. Было установлено, что период структур растет с ростом температуры осаждения, а также обнаружено наличие критической температуры (около 30 °C), ниже которой периодические структуры не формируются. Было выявлено, что при содержании более 40 об.% воды в бинарной смеси вода-этанол образование периодических структур первого уровня не происходит. Изготовленные структуры обладали ярко выраженной дифракцией лазерного луча. Серьезным недостатком периодических структур, получаемых методом осаждения коллоидных микрочастиц, является их слабое сцепление с подложкой. Для преодоления этого недостатка структуры были модифицированы путем сильнодозовой имплантации ионов Ag+. После имплантации многослойные участки структур были удалены с помощью ультразвука. Изучение модифицированных имплантацией структур проводится методами оптической микроскопии, сканирующей электронной микроскопии и лазерной дифракции. Упорядочение второго уровня было связано с самосборкой коллоидных частиц в гексагональную структуру в пределах каждой периодической полосы. Степень упорядоченности второго уровня определяли с помощью Фурье-образов электронно-микроскопических изображений. Выявлено, что с уменьшением количества доменов и дефектов Фурье-образ изменяется от сплошных колец до отдельных точечных рефлексов.