zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-2091Research ArticleСтатьиСоздание оптической профильной дифракционной решетки на основе нанопористого германия распылением ионами висмутаCreation of an Optical Profile Diffraction Grating Based on Nanoporous Germanium by Sputtering with Bismuth IonsСтепановА. Л.StepanovA. L

Казань

Kazan

aanstep@gmail.comРоговА. М.RogovA. M.

Казань

Kazan

СотниковаВ. Ф.SotnikovaV. F.

Казань

Kazan

ВалеевВ. Ф.ValeevV. F.

Казань

Kazan

НуждинВ. И.NuzhdinV. I.

Казань

Kazan

КоноваловД. А.KonovalovD. A.

Казань

Kazan

Казанский физико-технический институт им. Е. К. Завойского ФИЦ Казанский научный центр РАНZavoisky Physical-Technical Institute, FRC Kazan Scientific Center of RASКазанский физико-технический институт им. Е. К. Завойского ФИЦ Казанский научный центр РАНZavoisky Physical-Technical Institute, FRC Kazan Scientific Center of RAS202622012026931128132Copyright © Степанов А.Л., Рогов А.М., Сотникова В.Ф., Валеев В.Ф., Нуждин В.И., Коновалов Д.А., 20262026Степанов А.Л., Рогов А.М., Сотникова В.Ф., Валеев В.Ф., Нуждин В.И., Коновалов Д.А.Stepanov A.L., Rogov A.M., Sotnikova V.F., Valeev V.F., Nuzhdin V.I., Konovalov D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/2091

Предложен метод для создания оптической профильной дифракционной решетки на основе нанопористых слоев германия (Ge) методом распыления ионами Bi+ подложки монокристаллического c-Ge при энергии E = 18 кэВ, плотности тока в ионном пучке J = 5 мкA/см2 и интервале доз D = 2.5 × 1016—1.0 × 1017 ион/см2 через сетчатую медную маску с размером квадратных ячеек 20 мкм. В процессе ионного облучения в немаскированных областях облучаемого c-Ge происходит распыление c-Ge и образования нанопористого слоя Bi:PGe. Формирование периодических микроструктур Bi:PGe на поверхности c-Ge контролировалось методами оптической, электронной и зондовой микроскопии. Функционирование дифракционной решетки показано путем ее зондирования излучением гелий-неонового лазера на длине волны 632.8 нм оптического спектрального диапазона.

A method is proposed for creating an optical profile diffraction grating based on nanoporous Ge layers by sputtering a single-crystal c-Ge substrate by Bi+ ions at an energy of E = 18 keV, an ion beam current density of J = 5 μA/cm2, and a dose range of D = 2.5 × 1016—1.0 × 1017 ion/cm2 through a copper mesh mask with a square cell size of 20 μm. During ion irradiation, c-Ge is sputtered in unmasked areas of the irradiated c-Ge, and a nanoporous Bi:PGe layer is formed. The formation of periodic Bi:PGe microstructures on the c-Ge surface was monitored using optical, electron, and probe microscopy. The operation of the diffraction grating was demonstrated by probing it with helium-neon laser radiation at a wavelength of 632.8 nm in the optical spectral range.

нанопористый германийраспыление ионами висмутадифракционная решеткаnanoporous germaniumbismuth ion sputteringdiffraction gratingРабота проведена в рамках выполнения государственного задания ФИЦ КазНЦ РАН (проект № 125031903979-7).ReferencesH. Zhu, Z. Zhang, J. Xu, Y. Ren, Z. Zhu, K. Xu, Z. Wang, C. Wang. J. Manufact. Process., 69 (2021) 351—367, doi: 10.1016/j.mapro.2021.07.056H. Zhu, Z. Zhang, J. Xu, Y. Ren, Z. Zhu, K. Xu, Z. Wang, C. Wang. J. Manufact. Process., 69 (2021) 351—367, doi: 10.1016/j.mapro.2021.07.056X. Zhu, S. Li, A. Sun, Y. Pan, W. Liu, Y. Wu, G. Zhang, Y. Shi. Beilstein J. Nanotechnol., 14 (2023) 478—484, doi: 10.3762/bjinano.14.38X. Zhu, S. Li, A. Sun, Y. Pan, W. Liu, Y. Wu, G. Zhang, Y. Shi. Beilstein J. Nanotechnol., 14 (2023) 478—484, doi: 10.3762/bjinano.14.38Z. Zhou, W. Liu, Y. Guo, H. Huang, X. Ding. Coatings, 12 (2022) 1653(1—13), doi: 10.3390/coatings12111653Z. Zhou, W. Liu, Y. Guo, H. Huang, X. Ding. Coatings, 12 (2022) 1653(1—13), doi: 10.3390/coatings12111653D. Cavalcoli, M. A. Fazio. Mater. Sci. Semicon. Proc., 92 (2019) 28—38, doi: 10.1515/nanoph-2020-0455D. Cavalcoli, M. A. Fazio. Mater. Sci. Semicon. Proc., 92 (2019) 28—38, doi: 10.1515/nanoph-2020-0455J. Song, S. Yuan, C. Cui, Y. Wang, Z. Li, A. X. Wang, C. Zeng, J. Xia. Nanophotonics, 10 (2021) 1081—1087, doi: 10.1515/nanoph-2020-0455J. Song, S. Yuan, C. Cui, Y. Wang, Z. Li, A. X. Wang, C. Zeng, J. Xia. Nanophotonics, 10 (2021) 1081—1087, doi: 10.1515/nanoph-2020-0455S. M. Weiss, J. D. Reckman, M. Liscidini, J. E. Sipe. Direct Imprinting of Porous Substrates, US patent No. 9352543B2 (2016)S. M. Weiss, J. D. Reckman, M. Liscidini, J. E. Sipe. Direct Imprinting of Porous Substrates, US patent No. 9352543B2 (2016)J. D. Ryckman, M. Liscidini, J. E. Sipe, S. M. Weiss. Appl. Phys. Lett., 96 (2010) 171103(1—3), doi: 10.1063/1.3421545J. D. Ryckman, M. Liscidini, J. E. Sipe, S. M. Weiss. Appl. Phys. Lett., 96 (2010) 171103(1—3), doi: 10.1063/1.3421545А. Л. Степанов, В. И. Нуждин, М. Ф. Галяутдинов, В. Ф. Валеев, Н. В. Курбатова, В. В. Воробьев. Изв. РАН. Сер. физ., 82 (2018) 149—153, doi: 10.1011/JTF.2024.04.57532.276-23 [A. L. Stepanov, V. I. Nuzhdin, M. G. Galyatdinov, V. F. Valeev, N. V. Kurbatova, V. V. Vorobev. Bull. Russ. Acad. Sci., 82 (2018) 1047—1051, doi: 10.3103/S1062873818080403]А. Л. Степанов, В. И. Нуждин, М. Ф. Галяутдинов, В. Ф. Валеев, Н. В. Курбатова, В. В. Воробьев. Изв. РАН. Сер. физ., 82 (2018) 149—153, doi: 10.1011/JTF.2024.04.57532.276-23 [A. L. Stepanov, V. I. Nuzhdin, M. G. Galyatdinov, V. F. Valeev, N. V. Kurbatova, V. V. Vorobev. Bull. Russ. Acad. Sci., 82 (2018) 1047—1051, doi: 10.3103/S1062873818080403]В. И. Нуждин, В. Ф. Валеев, М. Ф. Галяутдинов. Квант. электрон., 48 (2018) 82—86, doi: 10.1070/QEL16499 [V. I. Nuzhdin, V. F. Valeev, M. G. Galyatdinov, A. L. Stepanov. Quantum Electron., 48 (2018) 82—86, doi: 10.1070/QEL16499]В. И. Нуждин, В. Ф. Валеев, М. Ф. Галяутдинов. Квант. электрон., 48 (2018) 82—86, doi: 10.1070/QEL16499 [V. I. Nuzhdin, V. F. Valeev, M. G. Galyatdinov, A. L. Stepanov. Quantum Electron., 48 (2018) 82—86, doi: 10.1070/QEL16499]G. Wang, J. Wang, H. Dai, C. Liu. Opt. Commun., 482 (2021) 126589(1—7), doi: 10.1016/j.optcom.2020.126589G. Wang, J. Wang, H. Dai, C. Liu. Opt. Commun., 482 (2021) 126589(1—7), doi: 10.1016/j.optcom.2020.126589А. Л. Степанов, В. И. Нуждин, А. М. Рогов, В. В. Воробьев. Формирование слоев пористого кремния и германия с металлическими наночастицами, Казань, ФИЦПРЕСС (2019)А. Л. Степанов, В. И. Нуждин, А. М. Рогов, В. В. Воробьев. Формирование слоев пористого кремния и германия с металлическими наночастицами, Казань, ФИЦПРЕСС (2019)Y. Kudriavtsev, R. Asomoza, A. Hernandez, D. Y. Kazantsev, B. Y. Ber, A. N. Gorokhov. J. Vac. Sci. Technol. A, 38 (2020) 53203(1—12), doi: 10.1116/6.0000262Y. Kudriavtsev, R. Asomoza, A. Hernandez, D. Y. Kazantsev, B. Y. Ber, A. N. Gorokhov. J. Vac. Sci. Technol. A, 38 (2020) 53203(1—12), doi: 10.1116/6.0000262A. Tolstoguzov, A. E. Ieshkin, I. N. Kultusurin, P. Mazarov. Results Surf. Interfaces, 19 (2025) 100491(1—8), doi: 10.1016/j.rsurfi.2025.100491A. Tolstoguzov, A. E. Ieshkin, I. N. Kultusurin, P. Mazarov. Results Surf. Interfaces, 19 (2025) 100491(1—8), doi: 10.1016/j.rsurfi.2025.100491R. Bottger, K.-H. Heining, L. Bischoff, B. Liedke, S. Facko. Appl. Phys. A, 113 (2013) 53, doi: 10.1007/s00339-013-7911-0R. Bottger, K.-H. Heining, L. Bischoff, B. Liedke, S. Facko. Appl. Phys. A, 113 (2013) 53, doi: 10.1007/s00339-013-7911-0А. Л. Степанов, В. И. Нуждин, В. Ф. Валеев, А. М. Рогов, Д. А. Коновалов. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 7 (2024) 83—90, doi: 10.31857/S1028096024070119 [A. L. Stepanov, V. I. Nuzhdin, V. F. Valeev, A. M. Rogov, D. A. Konovalov. J. Surf. Investigation, 18 (2024) 834—840, doi: 10.1134/S1027451024700526]А. Л. Степанов, В. И. Нуждин, В. Ф. Валеев, А. М. Рогов, Д. А. Коновалов. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 7 (2024) 83—90, doi: 10.31857/S1028096024070119 [A. L. Stepanov, V. I. Nuzhdin, V. F. Valeev, A. M. Rogov, D. A. Konovalov. J. Surf. Investigation, 18 (2024) 834—840, doi: 10.1134/S1027451024700526]A. L. Stepanov, V. A. Zhikharev, D. E. Hole, P. D. Townsend, I. B. Khaibullin. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B, 166 (2000) 26—30, doi: 10.1016/S0168-583X(99)00641-2A. L. Stepanov, V. A. Zhikharev, D. E. Hole, P. D. Townsend, I. B. Khaibullin. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B, 166 (2000) 26—30, doi: 10.1016/S0168-583X(99)00641-2

The authors declare that there are no conflicts of interest present.