Спосіб одержання композитних матеріалів у вигляді сандвіч-структур для керування частотою плазмонного резонансу в некристалічних халькогенідах

Реферат: Спосіб одержання композитних матеріалів у вигляді сандвіч-структур, що включають шар золотих наночастинок на підкладці зі скла, покритий халькогенідними тонкими плівками системи Ag-As-S. Зміну частоти плазмонного резонансу здійснюють за рахунок зміни концентрації срібла в халькогенідних плівках системи Ag-As-S. UA 109982 U (12) UA 109982 U UA 109982 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до приладобудування, зокрема до функціональних пристроїв сенсорної техніки, напівпровідникової опто- і наноелектроніки, та може знайти застосування в різних промислових виробництвах, де має місце використання сенсорів для регулювання технологічних процесів. Спосіб полягає у розробці технології отримання тонких плівок халькогенідного матеріалу з різним вмістом атомарного срібла на попередньо нанесений шар золотих наночастинок. Відомо, що такі метали як Au, Ag та Сu широко використовуються для одержання тонких плівок, в яких спостерігається явище поверхневого плазмонного резонансу. Добре відоме використання електричного поля поверхневих плазмонів для підсилення фотоструктурних змін у плівках As20Se80 та As2S3 [1, 2]. Встановлено, що розмір наночастинок та зміна їхньої форми викликає зміщення частоти плазмонного резонансу [3]. У порівнянні з прототипом [3], в якому для зміни частоти плазмонного резонансу використовувалася зміна розміру наночастинок золота, запропонований спосіб відрізняється тим, що зміна частоти плазмонного резонансу досягається шляхом зміни вмісту атомарного срібла у хімічному складі халькогенідної плівки системи Ag-AsS. В основу корисної моделі поставлена задача розробки технології одержання композитних матеріалів у вигляді сандвіч-структур, що складаються з тонких плівок халькогенідного матеріалу з різним вмістом атомарного срібла, нанесених на попередньо утворений шар золотих наночастинок на підкладці зі скла. Поставлена задача вирішується тим, що у способі одержання композитних матеріалів у вигляді сандвіч-структур, що включають шар золотих наночастинок на підкладці зі скла, покритий халькогенідними тонкими плівками системи Ag-As-S, згідно з корисною моделлю, зміна частоти плазмонного резонансу відбувається за рахунок зміни концентрації срібла в халькогенідних плівках системи Ag-As-S. Запропонований спосіб одержання композитних матеріалів у вигляді сандвіч-структур, що включають шар золотих наночастинок та халькогенідні плівки системи Ag-As-S, у порівнянні зі способом-аналогом, включає створення шару наночастинок золота на підкладці скла та наступне осадження на його поверхні халькогенідних плівок системи Ag-As-S. Спосіб відрізняється простотою одержання та перевагою використання однотипного халькогенідного матеріалу з єдиною відмінністю у вмісті атомарного срібла в результуючих структурах. Спосіб здійснюється наступним чином: на підкладці зі скла методом термічного напилення наносять шар золота, який відпалюється для отримання розділених наночастинок золота. Далі, на отриманий шар золотих наночастинок методами швидкого термічного напилення або імпульсного лазерного випромінювання наносяться тонкі плівки з попередньо синтезованого халькогенідного матеріалу системи Ag-As-S. Потім проводять дослідження хімічного складу отриманих структур за допомогою методики енергодисперсного рентгенівського аналізу в рамках скануючої електронної мікроскопії та отримують спектри їх оптичного пропускання. Частотне зміщення спектрів оптичного пропускання, а також різниця в кількості атомарного срібла в хімічному складі тонкоплівкових структур свідчить про зміну положення частоти плазмонного резонансу в даних матеріалах за рахунок зміни вмісту срібла. Приклад. Для одержання композитних матеріалів у вигляді сандвіч-структур, що складаються з плівок системи Ag-As-S та золотих наночастинок, використовувалися халькогенідний матеріал Ag-As-S відповідного хімічного складу та золото. Тонку плівку золота товщиною 30 нм наносять у вакуумі -5 310 мм рт.ст. на скляну підкладку методом термічного напилення. Отриману плівку золота відпалюють при температурі близько 400 °C для утворення відокремлених золотих наночастинок несферичної форми. Далі, на шар золотих наночастинок наноситься халькогенідна плівка системи Ag-As-S, за допомогою одного із згаданих методів - швидкого термічного напилення або імпульсного лазерного випромінювання. Спектри оптичного пропускання тонких халькогенідних плівок Ag1.8As2S2.4 та Ag2.4As1.6S2.2, отриманих з відсутністю шару золотих наночастинок (криві 1 та 2, відповідно), та в складі сандвіч-структур з наночастинками золота (криві 3 та 4, відповідно) свідчать про наявність плазмонного резонансу, частота якого зміщується у довгохвильову область зі зростанням вмісту срібла в отриманих матеріалах (креслення). Положення плазмонного резонансу знаходиться на довжинах хвиль 620 і 716 нм, відповідно, для структур з різним вмістом срібла Ag 1.8As2S2.4 та Ag2.4As1.6S2.2 (креслення, криві 3 та 4). Варіювання частотою плазмонного резонансу за рахунок зміни вмісту срібла у сандвічструктурах, що складаються з халькогенідних плівок системи Ag-As-S та наночастинок золота, дає можливість застосовувати їх в різних промислових пристроях, оптичних системах для регулювання промислових процесів, а також для створення новітніх сенсорних систем. 1 UA 109982 U 5 10 Планується використання розглянутих матеріалів у лабораторіях Ужгородського національного університету при виконанні фундаментальних досліджень поверхневих плазмонних полів, а також нових сенсорних матеріалів при проектуванні новітніх сенсорних систем на базі отриманих матеріалів. Джерела інформації: 1. Charnovych S., Szabo I.A., Toth A.L., Volk J., Trunov M.L., Kokenyesi S. Plasmon assisted photoinduced surface changes in amorphous chalcogenide layer // Journal of Non-Crystalline Solids. 2013. - Vol. 377. - Р. 200-204. 2. Charnovych S., Dmitruk N., Yurkovich N., Shiplyak M, Kokenyesi S. Photo-induced changes in a-As2S3/ gold nanoparticle composite layer structures // Thin Solid Films. - 2013. - Vol. 548. - Р. 41942A. 3. Charnovych S., Kokenyesi S., Glodan Gy., Csik A. Enhancement of photoinduced transformations in amorphous chalcogenide film via surface plasmon resonances // Thin Solid Films. 2011. - Vol. 519. - Р. 4309-4312. - прототип. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб одержання композитних матеріалів у вигляді сандвіч-структур, що включають шар золотих наночастинок на підкладці зі скла, покритий халькогенідними тонкими плівками системи Ag-As-S, який відрізняється тим, що зміну частоти плазмонного резонансу здійснюють за рахунок зміни концентрації срібла в халькогенідних плівках системи Ag-As-S. Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2