Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2023, 14 (3), 349–353
Single-step lithography-free fabrication of nanoscale broadband radiation sources
Eduard I. Ageev – ITMO University, St. Petersburg, Russia
Sergej V. Koromyslov – ITMO University, St. Petersburg, Russia
Mikhail A. Gremilov – St. Petersburg Polytechnic University of Peter the Great, St. Petersburg, Russia
Denis V. Danilov – St. Petersburg State University, St. Petersburg, Russia
Elena A. Petrova – ITMO University, St. Petersburg, Russia
Ivan I. Shishkin – ITMO University, St. Petersburg, Russia
Dmitry A. Zuev – ITMO University, St. Petersburg, Russia
Corresponding author: Eduard I. Ageev, eiageev@itmo.ru
PACS 42.62.-b, 42.79.-e, 78.55.-m, 78.67.-n
DOI 10.17586/2220-8054-2023-14-3-349-353
ABSTRACT In this paper, we present a one-stage method for fabricating hybrid metal-dielectric nanostructures without the use of complex and expensive lithographic processes. The formation of arrays of nanoparticles occurs in the process of irradiation of a two-layer gold-silicon film with simultaneous mixing of materials. In this work, the internal structure of the obtained nanoparticles was studied using the methods of transmission scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy, and their broadband photoluminescence in the range of 450 – 900 nm was also demonstrated. These structures are promising as a source of radiation for optical measurements in lab-on-a-chip devices, which was shown by measuring the transmission spectrum of the Rhodamine B dye as an example.
KEYWORDS hybrid nanoparticles, broadband photoluminescence, laser-induced nanoparticles, dewetting, bilayer gold-silicon films
ACKNOWLEDGEMENTS This work was supported by the Russian Science Foundation (Grant No. 19-79-10259, https://rscf.ru/project/19-79-10259/). SEM and STEM studies were carried out on the basis of the Interdisciplinary Resource Center for Nanotechnology, Research Park, St. Petersburg State University.
FOR CITATION Ageev E.I., Koromyslov S.V., Gremilov M.A., Danilov D.V., Petrova E.A., Shishkin I.I., Zuev D.A. Single-step lithography-free fabrication of nanoscale broadband radiation sources. Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2023, 14 (3), 349–353.
[In Russian] Эдуард Агеев, Сергей Коромыслов, Михаил Гремилов, Денис Данилов, Елена Петрова, Иван Шишкин, Дмитрий Зуев
Одностадийное формирование наноразмерных источников широкополосного излучения без использования литографических процессов
АННОТАЦИЯ В настоящей работе представлен одностадийный метод изготовления гибридных металлодиэлектрических наноструктур без использования сложных и дорогостоящих литографических процессов. Формирование массивов наночастиц происходит в процессе облучения двухслойной пленки золото-кремний с одновременным перемешиванием материалов. В работе исследована внутренняя структура полученных наночастиц с помощью методов просвечивающей сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, а также продемонстрирована их широкополосная фотолюминесценция в диапазоне 450-900 нм. Данные структуры являются перспективными в качестве источника излучения для проведения оптических измерений в составе устройств типа “лаборатория на чипе”, что было показано на примере измерения спектра пропускания красителя Rhodamine B.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА Гибридные наночастицы, широкополосная фотолюминесценция, лазерно-индуцированное формирование наночастиц, распад тонких пленок при нагреве, двухслойные пленки кремний-золото.
