Коллектив немецких исследователей предложил новый метод оптической литографии. Разрешение предложенного ими метода выходит за пределы дифракции.

Традиционные методы оптической литографии уверенно и прочно закрепились в арсенале материаловеда. Разумеется «классическая» оптическая литография, в силу существования дифракционного предела, имеет определенные ограничения при получении наноструктурированных образцов. В то же время, оптические методы повышенного разрешения (например, ближнепольная оптическая микроскопия) не позволяют получать структурированный материал в существенных объемах.

Свой выход из сложившейся ситуации предложил коллектив исследователей из университета Людвига-Максимилиана (Мюнхен). В своей работе они использовали лазерный луч (разделенный на составные части после прохождения пространственно-временного модуля, соответствующего требуемой наноструктуре) для позиционирования коллоидных наночастиц на подложке. Авторы статьи уверяют, что достигнутое ими разрешение составляет менее 45 нм, что примерно соответствует λ/10 при длине волны лазера 532 нм, а время получения самой структуры не превышает 10 с.

Рис. 1. а) Схема установки для литографии b) схема, поясняющая действие оптической силы на коллоидные наночастицы с,d) пример полученной наностурктуры с использование 80 нм наночастиц золота.

Каким же образом авторам удалось преодолеть дифракционный предел? Все дело в том, что продольная компонента оптической силы, прилепляющая коллоидную наночастицу к подложке, имеет Гауссов профиль интенсивности. Поэтому размер области, в которой оптическая сила сравнительно велика, регулируется интенсивностью излучения лазера. В то же время, наличие радиальной компоненты приводит к образованию потенциальной ямы, чья глубина пропорциональна мощности пучка. Дифракционный предел определяет лишь ширину потенциальной ямы на полумаксимуме.

Рис. 2. а) Пространственное распределение оптической силы b) схематическое изображение потенциальной ямы, образованной радиальной компонентой оптической силы.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Spas Nedev, Alexander S. Urban, Andrey A. Lutich, and Jochen Feldmann Optical Force Stamping Lithography. – Nano Lett., DOI: 10.1021/nl203214n; Publication Date (Web): October 12, 2011.