Nghiên cứu thiết kế chế tạo và khảo sát đặc trưng hoạt động của kênh dẫn sóng plasmon bề mặt định hướng ứng dụng trong mạch quang tích hợp

Để đóng góp cho các nghiên cứu cơ bản và ứng dụng thực tiễn của kênh dẫn sóng plasmon bề mặt, nhóm tác giả gồm Cơ quan chủ trì Qũy khoa học và công nghệ QG cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài Chu Mạnh Hoàng đề xuất đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo và khảo sát đặc trưng hoạt động của kênh dẫn sóng plasmon bề mặt định hướng ứng dụng trong mạch quang tích hợp” được định hướng tới mục tiêu chung là: Nghiên cứu đề xuất các cấu trúc kênh dẫn sóng plasmon bề mặt mới và ưu việt hơn các cấu trúc truyền thống; Thiết lập một quy trình công nghệ chế tạo các kênh dẫn sóng plasmon chất lương cao, có thể chế tạo hàng loạt với giá thành thấp; Nghiên cứu thiết kế chế tạo và thử nghiệm một số loại linh kiện dựa trên đơn kênh dẫn sóng plasmon bề mặt trong mạch quang tích hợp.

Việc thực hiện đề tài góp phần đẩy mạnh hoạt động nghiên cứu và đào tạo nguồn nhân lực công nghệ nano, đặc biệt là lĩnh vực quang học nano dựa trên công nghệ vi cơ điện tử MEMS, tăng cường quan hệ hợp tác nghiên cứu khoa học giữa các phòng thí nghiêm trong nước và quốc tế. Thực hiện đề tài này cũng là để tăng cường sự hiện diện của nghiên cứu trong lĩnh vực này ở Việt Nam trên bản đồ khoa học quốc tế thông qua các công trình khoa học được công bố với hệ số ảnh hưởng cao. Do đó, đề tài này đặt ra một số mục tiêu cụ thể như sau:

- Đưa ra được thiết kế kênh dẫn sóng plasmon bề mặt đơn và đa kênh dạng chữ V

- Đưa ra được cấu trúc tối ưu hiệu suất kết cặp giữa kênh dẫn sóng và nguồn kích thích.

- Chế tạo thành công các cấu trúc dẫn sóng plasmon bề mặt dạng đơn và đa kênh trên cơ sở vi cơ khối ướt Silic

- Đề xuất được quy trình chế tạo lớp phủ kim loại để đạt được linh kiện dẫn sóng plasmon bề mặt tối ưu - Khảo sát thực nghiệm hoạt động của các cấu trúc kênh dẫn sóng được chế tạo

Đề tài này đặt ra nghiên cứu thiết kế chế tạo và khảo sát đặc trưng hoạt động của kênh dẫn sóng plasmon bề mặt. Các vấn đề được đặt ra phải đảm bảo tính mới, tính thời sự, và ý nghĩa khoa học. Đây là một vẫn đề khá mới mẻ ở trong nước, đặc biệt là vấn đề chế tạo và đặc trưng các kênh dẫn sóng plasmon ở tỷ lệ nano.

Plamonic là một lĩnh vực công nghệ cao đã nhận được nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới bao gồm cả nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng. Dựa trên khảo sát các nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến lĩnh vực này, chúng tôi đã lựa chọn hướng nghiên cứu polariton plasmon bề mặt. Đây là hướng nghiên cứu có thể để xuất ý tưởng nghiên cứu đảm bảo tính mới và phù hợp với điều kiện công nghệ hiện tại ở Việt Nam. Nghiên cứu chế tạo kênh dẫn sóng silíc trên cơ sở tìm hiểu sâu về công nghệ vi cơ khối ướt vẫn chưa được quan tâm. Với kinh nghiệm được học tập trong và ngoài nước về lĩnh vực công nghệ micro và nano, việc lựa chọn công nghệ vi cơ khối ướt ngoài chi phí nghiên cứu vừa phải, đây cũng là phù hợp với điệu kiện công nghệ tại Việt Nam. Hơn nữa các vấn đề nghiên cứu của đề tài gần đây đã được triển khai thử nghiệm tại nhóm nghiên cứu. Kết quả thử nghiệm ban đầu cho thấy sự phù hợp giữa dự đoán trên cơ sở lý thuyết và thực nghiệm. Đây là những cơ sở quan trọng giúp chúng tôi đưa ra các nội dung nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu để thực hiện thành công các mục tiêu của đề tài.

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

- Với những kết quả đạt được, nhóm nghiên cứu đã công bố 05 bài báo trong proceedings của hội nghị trong nước và quốc tế, 01 bài báo tạp chí trong nước uy tín, 03 bài báo quốc tế uy tín (01 bài Q1và 02 bài Q2); ngoài ra, hiện nay nhóm chúng tôi đang trả lời phản biện 01 bài báo ISI uy tín Q1, 01 bài báo ISI Q2 đang được phản biện và 01 bản thảo đang được hoàn thiện để nộp cho tạp chí ISI. Các kết quả này đã được sử dụng để đào tạo thành công 01 Thạc sĩ và 01 NCS (đã hoàn thành bảo vệ cấp cơ sở). Ngoài ra chúng tôi cũng đã nộp 3 đơn sáng chế tại cục sở hữu trí tuệ. Hiện nay, một đơn đã được chấp nhận cấp bằng sáng chế và 02 đơn được chấp nhận hình thức. Các kết quả trên đã hoàn thành điều kiện đăng ký của đề tài yêu cầu là 03 bài báo quốc tế có uy tín, Q2 trở lên, 01 bài báo trong nước uy tín, 01 bài báo hội nghị khoa học quốc tế, quốc gia; đào tạo thành công 01 Thạc sĩ và hỗ trợ đào tạo 01 NCS theo hướng đề tài.

- Đánh giá về các kết quả nghiên cứu bao gồm tính mới, giá trị khoa học, giá trị thực tiễn và khả năng ứng dụng kết quả nghiên cứu: Kênh dẫn sóng plasmonic là một lĩnh vực được quan tâm nghiên cứu trên thế giới cho các ứng dụng trong mạch quang tích hợp (được xem là thế hệ công nghệ mạch tiếp theo sau công nghệ mạch điện tử bởi những hạn chế về tốc độ xử lý tín hiệu và băng thông truyên mà mạch điện tử đang gặp phải) và các cảm biến quang. Trong khuôn khổ của đề tài, chúng tôi đã đề xuất một lớp các kênh dẫn sóng dạng cạnh và dạng kênh đổi mới, với các đặc trưng hoạt động ưu việt và khả năng chế tạo và tích hợp dễ dàng, tin cậy cao. Các nghiên cứu này có thể mở ra các nghiên cứu ứng dụng và làm tăng khả năng ứng dụng của kênh dấn sóng plasmonic. Hơn nữa việc đăng ký thành công các sáng chế cũng sẽ là bước đầu mà nhóm nghiên cứu định hướng ứng dụng của lĩnh vực nghiên cứu này trong thời gian tới.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 16788/2019) tại Cục Thông tin KHCNQG.

Đ.T.V (NASATI)