Нелинейная фемтосекундная оптическая литографии для формирования микро- и нано-структур функциональных элементов оптоэлектроники

С использованием уникального фемтосекундного лазерного комплекса Института фотонных технологий ФНИЦ "Кристаллография и Фотоника" РАН предполагается разработать новый подход к оптической лазерной фотолитографии. В рамках проекта будет разработан метод нелинейной фемтосекундной оптической литографии (НФОЛ), позволяющий формировать в стандартных коммерчески доступных полимерных резистах (ПММА, HSQ и др.) структуры с разрешающей способностью не ограниченной дифракционным пределом (до 100 нм), что достигается благодаря высокой локальности процесса нелинейного поглощения фемтосекудного лазерного излучения. Особенностью предлагаемого подхода является высокое качество сформированных структур любой топологии в резистивном материале (принципиальное отсутствие "эффекта близости"), возможность создания больших структур вплоть до сантиметрового масштаба при сохранении субмикронного разрешения, масштабируемость, а также доступность в лабораторных условиях. В ходе созданного задела впервые была продемонстрирована возможность использования такого подхода при создании реального электрооптического устройства: методом прямого рисования в резисте ПММА толщиной 120нм был сформирован чувствительный элемент - меандр сверхпроводникового детектора с разрешением одиночных фотонов. Кроме этого было показано, что помимо формирования чувствительного элемента – меандра, можно в едином технологическом процессе без потерь пространственного разрешения формировать периферию детектора - сверхпроводящие тоководы и СВЧ контакты.В проекте будут выявлены эффекты, влияющие на предельное пространственное разрешение, проведено экспериментальное и теоретическое определение предельного пространственного разрешения этого метода. Разработанный подход будет использован для формирования ряда практически важных микро- и нано-структур – матричных сверхпроводниковых детекторов, логопериодической террагерцовой антенны, планарных оптоволоконных структур, резистивных масок.Разработанные в ходе реализации проекта процессы и методы в сочетании с возможностями аддитивной технологии двухфотонной фотополимеризации и полученным заделом, позволят реализовать в рамках единого технологического процесса создание сложных планарных оптоэлектронных устройств, в частности, планарные волноводы с интегрированными однофотонными детекторами.