Formation of submicron relief structures on the surface of sapphire substrates

В.В. Петров; А.А. Крючин; І.В. Горбов; А.В. Панкратова; Д.Ю. Манько; Ю.О. Бородін; О.В. Шиховець

doi:10.15330/pcss.24.2.298-303

Автор(и)

В.В. Петров Інститут проблем реєстрації інформації НАН України, Київ, Україна
А.А. Крючин Інститут проблем реєстрації інформації НАН України, Київ, Україна
І.В. Горбов Інститут проблем реєстрації інформації НАН України, Київ, Україна
А.В. Панкратова Інститут проблем реєстрації інформації НАН України, Київ, Україна
Д.Ю. Манько Інститут проблем реєстрації інформації НАН України, Київ, Україна
Ю.О. Бородін Інститут проблем реєстрації інформації НАН України, Київ, Україна
О.В. Шиховець Інститут проблем реєстрації інформації НАН України, Київ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.24.2.298-303

Ключові слова:

сапфирові підкладки, селективне травлення, мікрорельефні структури, захисна маска, прямий лазерний запис

Анотація

Проведено аналіз технологій, які дозволяють створювати мікрорельєфні структури на поверхні сапфірових підкладок. Показано, що найбільш ефективним методом формування рельєфних структур із субмікронними розмірами є йонно-променеве травлення через сформовану методом фотолітографії захисну маску. Основні проблеми при створенні мікрорельєфу на поверхні сапфірових підкладок полягають у видаленні статичного електричного заряду в процесі йонно-променевого травлення підкладок, а також отриманні захисної маски з вікнами заданих розмірів, через яку здійснюється травлення сапфірової підкладки.

Посилання

S.Watanabe, N. Yamada, M. Nagashima, Y. Ueki, C. Sasaki, Y. Yamada, H. Kudo, Internal quantum efficiency of highly-efficient InxGa1−xN-based near-ultraviolet light-emitting diodes, Applied Physics Letters, 83(24), 4906 (2003); https://doi.org/10.1063/1.1633672.

H.Gao, F. Yan, Y. Zhang, J. Li, Y. Zeng., G. Wang, Enhancement of the light output power of InGaN/GaN light-emitting diodes grown on pyramidal patterned sapphire substrates in the micro- and nanoscale, Journal of Applied Physics, 103, 014314 (2008); https://doi.org/10.1063/1.2830981.

S.-H.Chao, L.-H. Yeh, R. T.Wu, K.Kawagishi, S.-C. Hsu, Novel patterned sapphire substrates for enhancing the efficiency of GaN-based light-emitting diodes, RSC Advances, 10(28), 16284 (2020); https://doi.org/10.1039/d0ra01900c.

A.V. Volkov, O.G. Istinova, N.L. Kazanskiy, G.F. Kostyuk, Research and development of technology of DOE microrelief formation on sapphire substrates, Computer Optics, 24, 70 (2002);

N. R. Gottumukkala, M.C. Gupta, Laser processing of sapphire and fabrication of diffractive optical elements, Applied Optics, 9(61), 2391 (2022); https://doi.org/10.1364/AO.452810.

D.Smith, S.H. Ng, M.Han, Imaging with diffractive axicons rapidly milled on sapphire by femtosecond laser ablation, Appl. Phys. B, 127, 154 (2021); https://doi.org/10.1007/s00340-021-07701-x.

V.V. Petrov, Zichun Le., A.A. Kryuchyn, S.M.Shanoylo, M.Fu, Ie.V. Beliak, D.Yu.Manko, A.S. Lapchuk, E.M. Morozov, Long-term storage of digital information (2018); https://doi.org/10.15407 / Аkademperiodyka. 360.148ISBN: 9789663603605.

V.V.Petrov, V.P.Semynozhenko, V.M.Puzikov, A.A. Kryuchyn, A.S.Lapchuk, Ye.M.Morozov, Y.O.Borodin, O.V.Shyhovets, S.M.Shanoylo, Method of aberration compensation in sapphire optical discs for the long term data storage, Functional Materials, 1(21), 105 (2014); http://dx.doi.org/10.15407/fm21.01.105.

C.-M. Chang, M.-H. Shiao, D. Chiang, C.-T. Yang, M.-J. Huang, C.-T. Cheng, W.-J. Hsueh, Submicron Patterns on Sapphire Substrate Produced by Dual Layer Photoresist, Complimentary Lithography Applied Mechanics and Materials V. 284-287, 334 (2013); https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.284-287.334.

E.G..Shustin, N.V. Isaev, I.L. Klykov, & V. V. Peskov, Control of the energy of ion flow affecting electrically insulated surface in plasma processing reactor based on a beam plasma discharge. Vacuum, 85(6), 711 (2011); https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2010.11.004.

V.A. Babaev, A.E. Muslimov, A.V. Butashin, Atomic force microscopy in the study of the roughness of a supersmooth crystalline surface and the development of technology for sapphire substrates with a regular microrelief, Bulletin of the Social and Pedagogical Institute, 1(6). (2013), [in russian].

I. V. Gorbov, D. Yu. Manko, A. A. Kryuchyn, Zichun Le, Minglei Fu, and A. V. Pankratova, Optical Disc for Long-Term Data Storage Based on Chromium Film, Металлофизика и новейшие технологии. 2(38). 267 (2016); http://dx.doi.org/10.15407/mfint.38.02.0267. [in russian]

N. Khamnualthong, & Siangchaew, Krisda & P. Limsuwan, Study of Chromium Hard Mask Formation and Wall Angle Control for Deep Etching Application, Procedia Engineering. 32. 922 (2012); https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.02.033.

I.V. Gorbov, V.V. Petrov, A.A. Kryuchyn, Using ion beams for creation of nanostructures on the surface of high-stable materials, Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics, 1(10), 27 (2007); http://dx.doi.org/10.15407/spqeo10.01.027.

K.R. Williams, K. Gupta , M. Wasilik, Etch Rates for Micromachining Processing—Part II, Journal of Microelectromechanical systems, 6(12), 761 (2003); https://doi.org/10.1109/JMEMS.2003.820936.

V. Korolkov, A. Malyshev, A. Nikitin, V. Poleshchuk, A. Kharissov, A.Cherkashin, W. Chuck, Application of gray-scale LDW-glass masks for fabrication of high-efficiency DOEs, Proc SPIE, 3633. (1999); https://doi.org/10.1117/12.349316.