Struktury plazmoniczne odgrywają kluczową rolę w nowej generacji połączeniach optycznych, technologii bioczujników czy terapiach fototermicznych, a także w innych rozwijających się dziedzinach nanofotoniki. Celem niniejszej pracy było ustalenie czy w mikrostrukturach z tlenku cyny indu (ITO) otrzymanych metodami fotolitograficznymi, możliwa jest do uzyskania odpowiedź plazmoniczna w zakresie bliskiej podczerwieni.
Praca badawcza składała się z kilku części składowych. Przeprowadzono optymalizację procesu wytwarzania cienkich warstw ITO otrzymywanych z wykorzystaniem napylania fizycznego wiązką elektronów. Mikrostrukturyzację próbek uzyskano w procesie fotolitograficznym za pomocą własnoręcznie zaprojektowanego i zbudowanego układu optycznego. Przebadano szereg parametrów mających wpływ na jakość wytwarzanych struktur w tym dobór czasu naświetlania oraz mocy lasera. Analizę możliwych do uzyskania kształtów zapisywanych wzorów dyfrakcyjnych w emulsji fotoczułej wykonano w oparciu o symulacje numeryczne metodą widma kątowego. Własności optyczne i morfologiczne wytworzonych struktur zostały zbadane za pomocą zbudowanego układu optycznego oraz z wykorzystaniem mikroskopu elektronowego. Aby zweryfikować dane eksperymentalne zostało przeprowadzone modelowanie numeryczne metodą różnic skończonych w dziedzinie czasu (FDTD) propagacji światła w rozpatrywanych mikrostrukturach.
W pracy wykazano, że wysoka temperatura podkładu w trakcie procesu osadzania cienkich warstw tlenku cyny indu oraz późniejsze wygrzewanie pozwalają na uzyskanie ITO o wysokiej koncentracji i dużej ruchliwości nośników. Pokazano, że za pomocą zbudowanego układu projekcyjnego i procesu fotolitografii możliwe jest uzyskanie mikrostruktur o wymiarach pojedynczych elementów poniżej 2 mikronów. Wykonane symulacje metodą widma kątowego udowodniły, że odpowiednio wykorzystane efekty dyfrakcyjne pozwalają rozszerzyć zakres możliwych do zapisania w emulsji fotoczułej wzorów, poza kształty występujące w masce. Choć pomiary transmisyjne nie dowiodły obecności wzbudzeń fal plazmonowo-polarytonowych czy plazmonów zlokalizowanych w zakresie spektralnym 1-2.3 μm w wytworzonych próbkach, to symulacje FDTD wykazały, że takie wzbudzenia są możliwe w przypadku struktur o podobnych wymiarach, lecz oświetlonych falami o długości powyżej 3.5 μm. Ponadto zaobserwowano, że odpowiedź optyczna mikronowych struktur z ITO może być wynikiem współoddziaływania efektów plazmonicznych i dyfrakcyjnych.