Численный расчёт условий фотохимической субнанополировки шероховатой поверхности кварца при освещении со стороны кварца

В. И. Григорук$^{1}$, В. И. Каневский$^{2}$, С. А. Коленов$^{1}$

$^{1}$Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, ул. Владимирская, 60, 01033 Киев, Украина
$^{2}$Институт химии поверхности им. А. А. Чуйко НАН Украины, ул. Генерала Наумова, 17, 03164 Киев, Украина

Получена: 02.07.2019; окончательный вариант - 28.11.2019. Скачать: PDF

Описана числовая процедура расчёта рассеяния света на шероховатой поверхности кварца, причём профиль упомянутой поверхности имеет гауссову пространственную корреляционную функцию. Использован конечно-элементный подход для решения двумерного векторного уравнения Гельмгольца. При освещении такой поверхности со стороны кварца, когда угол падения луча равен критическому углу и когда среднее отклонение $\delta$ шероховатости незначительное ($\delta$ < 10 нм), получены следующие результаты: (а) в зависимости от фазы падающей волны её гребень меняет своё положение вдоль границы раздела; (б) величина данного гребня в области выступов имеет значительно большие значения, чем в области впадин, создавая оптимальные условия для субнанополировки данной поверхности; (в) при увеличении длины корреляции шероховатой поверхности кварца контрастность поля вдоль данной поверхности уменьшается, причём она практически не зависит от длины падающей волны.

Ключевые слова: поверхностный плазмонный резонанс, рассеяние плоских электромагнитных волн, векторное уравнение Гельмгольца.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v42/i01/0105.html

PACS: 41.20.Jb, 42.25.Bs, 42.25.Fx, 42.25.Gy, 73.20.Mf, 78.66.-w, 81.65.Ps


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. I. Ali, S. R. Roy, and G. Shinn, Solid State Technol., No. 10: 63 (1994).
  2. G. F. Ivanitskii and V. I. Petrov, Ionno-Plasmennaya Obrabotka Materialov [Ion-Plasma Processing of Materials] (Moscow: Radio i Svyaz’: 1986), p. 232 (in Russian).
  3. Otsu Genichi, Yatsui Takashi, and Nomura Ko, Etching Method Using Near-Field Light: Patent JP 2014-022411A (H01L 21/302, HO1L/21/027) (Publ. 03.02.2014).
  4. W. Nomura, T. Yatsui, and M. Ohtsu, Springer Series in Optical Sciences, 155: 113 (2010).
  5. H. Raether, Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings (Springer Tracts in Modern Physics), 111 (1988). Crossref
  6. J. L. Volakis, A. Cbatterjee, and L. C. Kempel, Finite Element Method for Elec-tromagnetics (Wiley-IEEE Press: 1998). Crossref
  7. J. Jin, The Finite Element Method in Electromagnetics (Second Edition) (New York: Wiley, 2002).
  8. W. C. Chew and W. C. Weedon, Microwave Opt. Tech. Lett., 7: 599 (1994). Crossref
  9. Z. S. Sacks, D. M. Kingsland, R. Lee, and J. F. Lee, IEEE Transactions Antennas Propagation, 43: 1460 (1995). Crossref
  10. P. W. Johnson and R. W. Christy, Phys. Rev. B, 6, No. 12: 4370 (1972). Crossref
  11. L. Novotni and M. Xext, Osnovy Nanooptiki [Fundamentals of Nano-Optics] (Moscow: Fizmatlit: 2009) (in Russian).
  12. M. Quinten, Optical Properties of Nanoparticle Systems: Mie and Beyond (Weinhein: Willey-VCH Verlag&Co. KGaA: 2011). Crossref