Ее можно будет наносить на технику, лекарства, ювелирные украшения. Для проверки необходимо специализированное оборудование, что обеспечивает дополнительную гарантию в борьбе с пиратской продукцией. Работа опубликована в журнале Advanced Materials.

Luminescent Erbium‐Doped Silicon Thin Films for Advanced Anti‐Counterfeit Labels

he never‐ending struggle against counterfeit demands the constant development of security labels and their fabrication methods. This study demonstrates a novel type of security label based on downconversion photoluminescence from erbium‐doped silicon. For fabrication of these labels, a femtosecond laser is applied to selectively irradiate a double‐layered Er/Si thin film, which is accomplished by Er incorporation into a silicon matrix and silicon‐layer crystallization. The study of laser‐induced heating demonstrates that it creates optically active erbium centers in silicon, providing stable and enhanced photoluminescence at 1530 nm. Such a technique is utilized to create two types of anti‐counterfeiting labels. The first type is realized by the single‐step direct laser writing of luminescent areas and detected by optical microscopy as holes in the film forming the desired image. The second type, with a higher degree of security, is realized by adding other fabrication steps, including the chemical etching of the Er layer and laser writing of additional non‐luminescent holes over an initially recorded image. During laser excitation at 525 nm of luminescent holes of the labels, a photoluminescent picture repeating desired data can be seen. The proposed labels are easily scalable and perspective for labeling of goods, securities, and luxury items.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202005886

В мире производится огромное количество подделок. Если верить исследованию, которое приводит Евразийская экономическая комиссия, в 2022 году общий ущерб от торговли контрафактом достигнет почти 5 трлн долларов. Подделывают все: дорогие часы, бытовую технику, одежду, еду, лекарства.

Не удивительно, что компании по всему миру ищут возможности как можно надежнее защитить свои товары от подделок. Специалисты придумывают все новые степени защиты: QR-коды, наклейки, защитные метки, голограммы. Однако все эти меры решают проблему только на время. Как только компания представляет новый способ подтвердить подлинность товара, злоумышленники начинают думать, как его скопировать. Чтобы оставлять «пиратов» позади производители должны использовать все более сложные приспособления.

Наклейка из кремния

Ученые Университета ИТМО совместно с коллегами из Алферовского университета, Института автоматики и процессов управления РАН, а также Дальневосточного Федерального Университета предложили новую защитную метку для маркировки подлинных товаров. Она создается из полупроводникового материала с помощью лазера. При этом проверить ее подлинность можно только с помощью специального оборудования.

«С помощью электронного пучка мы разогревали кремний в камере с высоким вакуумом. Спустя некоторое время молекулы кремния осаждались на поверхность подложки тонким слоем нужной нам толщины. Затем, таким же методом мы осаждаем слой эрбия, для дальнейшего внедрения его примесей», ― рассказывает младший научный сотрудник Алферовского университета Лилия Дворецкая.

Полученные двухслойные пленки служили в качестве исходной системы для последующей записи защитной метки лазерным излучением. 

«В нашей работе мы использовали тонкопленочные кремниевые структуры, в которые мы локально добавили ионы редкоземельного металла эрбия ― рассказывает первый автор работы, аспирант Нового Физтеха Университета ИТМО Артем Ларин. ― Эти ионы встраиваются в кремний под действием лазерного излучения. Проще говоря, с помощью лазерной обработки мы делаем рисунок из микроотверстий, содержащих люминесцентный материал».

Однако нанесение «рисунка» с помощью ионов эрбия ― это только начало работы. После этого в образце делается множество отверстий, которые эрбий не содержат. 

«Если посмотреть в микроскоп с высоким увеличением, то мы просто увидим набор отверстий в пленке, которые визуально никак не отличаются друг от друга, ― рассказывает Дмитрий Зуев, ― но если посветить зеленым лазером, то отдельные отверстия начинают люминесцировать в инфракрасном диапазоне, невидимом глазу. Причем спектр уникальный, его дает только эрбий. И вот эти светящиеся отверстия формируют изображение, которое мы записали как защитную метку и дополнительно замаскировали вспомогательным набором несветящихся (обманных) отверстий».

Как это работает

Увидеть спрятанный таким образом рисунок просто так не получится ― для этого нужны зеленый лазер и инфракрасный детектор. Поэтому такая система нацелена на крупные склады и логистические центры, для которых борьба с контрафактом особенно актуальна, и которые готовы вкладывать ресурсы  в это направление.

Благодаря этому метка дольше сможет оставаться неизвестной злоумышленникам. Чтобы узнать ее характеристики, «пиратам» придется проникнуть в систему поставок, ознакомиться с оборудованием и методами чтения. Еще надежнее метку делает тот факт, что у нее сразу несколько настраиваемых характеристик.   

Защитная метка для маркировки товаров. Иллюстрация из статьи. Источник: onlinelibrary.wiley.com

«Метка основана на фотолюминесценции ионов эрбия, которая характеризуется несколькими параметрами: интенсивность, длина волны, и время излучения. Комбинация этих параметров позволяет создавать дополнительные уровни защиты. Поэтому человек, который получит изображение метки с помощью ИК-сенсора, может дополнительно считать информацию, содержащую параметры фотолюминесценции. Это обеспечивает дополнительную защиту от злоумышленников», ― объясняет Артем Ларин. При этом новая метка устойчива к химическому и физическому воздействию, долговечна и допускает многократность считывания. «Потенциально такую метку можно сформировать на гибкой основе, что дополнительно увеличивает ее привлекательность при внедрении в реальный сектор экономики», ― дополняет Иван Мухин, заведующий лабораторией в Алферовском университете, научный сотрудник ИТМО.

Проведенные исследования поддержаны грантами РФФИ (18-29-20107 мк) и РНФ (19-19-00691). Artem O. Larin, Liliia N. Dvoretckaia, Alexey M. Mozharov, Ivan S. Mukhin, Artem B. Cherepakhin, Ivan I. Shishkin, Eduard I. Ageev, Dmitry A. Zuev Luminescent Erbium‐Doped Silicon Thin Films for Advanced Anti‐Counterfeit Labels. Advanced Materials, 2021/10.1002/adma.202005886

Источник: https://news.itmo.ru/ru/science/photonics/news/10194/