Детальная информация

Работа посвящена созданию упорядоченных серебряных наноструктур («наноцветы», «наностолбики», эндотаксиальные четырехгранных пирамиды), на монокристаллическом кремнии методом литографически-контролируемого гальванического вытеснения. Цель – разработка и оптимизация подхода для получения массивов с контролируемой геометрией. Методология. Совмещение электронно-лучевой литографии и гальванического вытеснения, далее высокотемпературный отжиг для синтеза внедренных пирамидальных структур. Актуальность. Металлические наночастицы с локализованным плазмонным резонансом концентрируют и усиливают электромагнитное поле на наномасштабе. Упорядоченные массивы наночастиц обеспечивают воспроизводимый коллективный отклик, но их синтез требует дорогостоящего вакуумного оборудования и длительной отработки технологических режимов, поэтому востребованы подходы, имеющих более простую реализацию, но не уступающих в качестве итоговых наноструктур. Результаты. При оптимальном подборе параметров сформированы: вертикальные серебряные «наностолбики» с высокой степенью упорядоченности и аспектным соотношением ~ 3, высотой 125 –150 nm, периодом 150 – 170 nm и диаметром 50 nm; серебряные «наноцветы» радиусом 450 ± 20 nm и фактором заполнения 16 %; эндотаксиальные пирамидальные наночастицы со сторонами основания 260 ± 90 nm и фактором заполнения 2 %. Таким образом, метод литографически-контролируемого гальванического вытеснения позволяет синтезировать упорядоченные массивы серебряных наночастиц с контролируемой геометрией и плазмонными свойствами, открывая перспективы для создания плазмонных структур с заданным оптическим откликом.

This work is devoted to the fabrication of ordered silver nanostructures ("nanoflowers", "nanopillars", endotaxial tetragonal pyramids) on single-crystalline silicon using lithographically controlled galvanic displacement. The aim is to develop and optimize this approach for producing arrays with controllable geometry. Methodology. Combination of electron-beam lithography and galvanic displacement, followed by high-temperature annealing to synthesize embedded pyramidal structures. Relevance. Metal nanoparticles with localized surface plasmon resonance concentrate and enhance electromagnetic fields at the nanoscale. Ordered nanoparticle arrays provide a reproducible collective response, but their synthesis requires expensive vacuum equipment and lengthy process optimization. Therefore, approaches that are simpler to implement yet comparable in final nanostructure quality are in high demand. Results. Under optimal processing conditions, the following were fabricated: vertical silver "nanopillars" with a high degree of order, an aspect ratio of ~3, a height of 125–150 nm, a period of 150–170 nm, and a diameter of 50 nm; silver "nanoflowers" with a radius of 450 ± 20 nm and a filling factor of 16%; and endotaxial pyramidal nanoparticles with base side lengths of 260 ± 90 nm and a filling factor of 2%. Conclusion. Thus, lithographically controlled galvanic displacement enables the synthesis of ordered arrays of silver nanoparticles with controllable geometry and plasmonic properties, opening up prospects for creating plasmonic structures with a tailored optical response.