مقالة منهجية

تصنيع وتوصيف رنانات غشاء نيتريد السيليكون عالية Q

1.7K مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/68706

⸱

أغسطس 8, 2025

 ,  ,  ,  , 
1Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona, Tucson

في هذه المقالة

ملخص

تتعقب هذه المقالة دورة حياة مرنان غشاء نيتريد السيليكون ، من التصميم إلى التصنيع إلى التوصيف.

الملخص

أغشية نيتريد السيليكون عبارة عن منصة رنان ميكانيكية بصرية مستخدمة على نطاق واسع ، وتوفر Q ميكانيكيا عاليا ، وخسارة بصرية منخفضة ، واقتران بصري محسن باستخدام مجموعة من تقنيات هندسة الإجهاد والكريستال الصوتي والبلورات الضوئية. على الرغم من انتشارها في كل مكان ، غالبا ما يعتمد تصنيع وتوصيف أغشية نيتريد السيليكون على المعرفة الضمنية المشتركة بين مجموعات البحث. تقدم هذه المقالة عرضا تفصيليا لفيديو لتصميم وتصنيع وتوصيف مرنان غشاء نيتريد السيليكون المعاصر (على وجه التحديد ، شريط نانوي Si3N4 بمقياس سنتيمتر يدعم أوضاع الالتواء مع عوامل Q تتجاوز 108 في درجة حرارة الغرفة). يغطي البروتوكول محاكاة العناصر المحدودة ، ومعالجة مقياس الرقاقة والرقائق ، والقراءة الضوئية القائمة على الرافعة الضوئية. يتم إيلاء اهتمام خاص للزخرفة الحجرية الضوئية ، والحفر الجاف والرطب ، والتعامل مع الجهاز ، وقياس الرنين. يهدف البرنامج التعليمي إلى أن يكون نقطة دخول عملية للوافدين الجدد ومرجعا للمجموعات ذات الخبرة التي تقوم بتكرار أو تكييف الأجهزة المماثلة. يتم عرض جميع الإجراءات في غرف الأبحاث الجامعية القياسية والبيئات التي توضع على الطاولة.

المقدمة

لعبت أغشية نيتريد السيليكون دورا مهما في ميكانيكا البصرياتالكمومية 1 على مدار العقدين الماضيين ، بدءا من اكتشاف أن الغشاء التجاري (شريحة TEM) يمكن أن يدعم أوضاع الأسطوانة بمنتجات تردد Q تتجاوز 1013 هرتز وتقترن بتجويف بصري عالي الدقة باستخدام نهج الغشاء في الوسط2،3،4. تدريجيا ، تم تقدير كيفية تأثير إجهاد الشد وشكل الوضع على Q الميكانيكية (من خلال تأثير يسمى تخفيف التبديد5،6) ، مما حفز اختراع الأغشية ذات النمط الدقيق - الترامبولين7،8 ، الكريستال الصوتي 2D an1D9،10 ، الكسورية11 ، والرنانات في الوضعالمحيط 12 - مع عوامل Q تصل إلى 109. بالاقتران مع علم التبريد ، مكنت هذه الأجهزة من إجراء تجارب تاريخية مثل تبريد الحالة الأرضية13،14 ، والضغط الدافعالعميق 15 ، والتشابك البصريالميكانيكي 16 ، وقياس الإزاحة بما يتجاوز الحد الكمي القياسي17،18. كما أنها تتميز بشكل بارز في مقترحات الجيل التالي من التقنيات الميكانيكية الضوئية ومجسات الفيزياء الجديدة ، بما في ذلك مجاهر القوة القائمة على الغشاء19 ، ومقاييس التسارع20 ، والمناصفاتالطيفية 21 ، والذكريات الكمومية22 ، ومحولات الطاقة من الميكروويف إلى الفوتونالضوئي 23 ، وكاشفات المادة المظلمة24.

على الرغم من شعبيتها ، إلا أن تصميم وتصنيع وتوصيف رنانات غشاء نيتريد السيليكون يظل تخصصا متخصصا داخل مجتمع ميكانيكا البصريات ، بالاعتماد على التقنيات المخصصة التي يتم تسليمها عن طريق الكلام الشفهي والأطروحات25،26،27،28،29،30،31،32. مراجعة حديثة لتوصيف قياس التداخل للرنانات النانوية تزيل الغموض عن المهمة الأخيرة33 ، وأصبحت نمذجة تخفيف التبديد بسيطة باستخدام برنامج محاكاة العناصر المحدودة التجاري28. ومع ذلك ، يظل التصنيع النانوي عقبة أمام الدخول ، لأن الإجراء ، على الرغم من أنه مباشر ، يتضمن سلسلة من الخطوات الدقيقة التي غالبا ما يتم استبعاد الفروق الدقيقة فيها من الأوصاف اللفظية التقليدية ومخططات تدفق العملية.

تقدم هذه المقالة تصميم وتصنيع وتوصيف مرنان غشاء نيتريد السيليكون بتنسيق فيديو ، باستخدام شريط نانويبمقياس سنتيمتر 34 - منصة بسيطة ولكنها قوية تكتسب شعبية لميكانيكا البصريات الكمومية الالتوائية35،36 وقياس الدقة37،38 - كمثال (الإجراء قابل للتكيف بسهولة مع هندسة الرنان الأخرى). يوفر قطاع التصميم نظرة عامة أساسية على محاكاة أوضاع الغشاء باستخدام برامج العناصر المحدودة التجارية. يغطي تسلسل التصنيع ، الذي يشكل جوهر البرنامج التعليمي ، إعداد الركيزة ، وترسيب الفيلم ، والزخرفة ، والنقش ، والإفراج. تختتم المقالة بعرض توضيحي للتوصيف باستخدام تقنية الرافعة البصرية (OL). يهدف هذا المورد إلى أن يكون نقطة انطلاق عملية أو تجديد للباحثين الذين يعملون مع رنانات الغشاء عالية Q.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

1. المحاكاة والتصميم 32،28

  1. اختر معلمات الرنان لتناسب هدف محدد مسبقا على النحو الأمثل
    1. قم ببناء نموذج COMSOL لهندسة الرنان العامة ذات الأهمية. ابدأ معالج نموذج البرنامج وقم بإنشاء محاكاة ثنائية الأبعاد. ضمن قائمة فيزياء الميكانيكا الإنشائية، حدد إما لوحة أو قذيفة.
      ملاحظة: الفرق بين اللوحة والغلاف ضئيل للغاية في هذا السياق.
    2. لأغراض التصميم ، فإن تردد الجهاز وشكل الوضع والكتلة الفعالة وعامل الجودة هي الأكثر أهمية. لذلك ، حدد Eigenfrequency ، Prestress في قائمة تحديد الدراسة.
    3. قم ببناء هندسة الرنان وضبط مادة جميع المجالات على نيتريد السيليكون المتكافئ (مدرج على أنه Si3N4- نيتريد السيليكون في مكتبة مواد البرمجيات).
      ملاحظة: تختلف الخواص الميكانيكية لنتريد السيليكون اعتمادا على القياس المتكافئ وعملية الترسيب. نقوم بتغيير كثافة المواد الافتراضية إلى 2700 كجم / م3 لتعكس الأفلام المستخدمة في هذا العمل (انظر أدناه).
    4. أضف ضغطا أوليا وإجهادا إلى النموذج المقابل للإجهاد المسبق لفيلم Si3N4 (في هذه الحالة ، نحدد 1 GPa). ثم أضف عقدة قيد ثابتة وحدد مشابك الجهاز.
    5. ضمن عقدة الشبكة ، اختر خيار حجم العنصر بدقة للغاية. يعد اختيار هذا الخيار أمرا مهما لمحاكاة تخفيف تبديد الدقة. لزيادة الدقة بشكل أكبر، قم بقياس كثافة الشبكة في نافذة كثافة الشبكة.
    6. انتقل إلى خطوة الدراسة الثابتة وتأكد من تحديد المربع تضمين اللاخطية الهندسية . ضمن خطوة دراسة التردد الذاتي ، اختر عدد الأوضاع التي تريد حلها وتشغيلها في المحاكاة.
    7. تحت عقدة النتائج ، أضف تقييما عالميا يقدر عامل جودة الرنان الناشئ عن تخفيف التبديد - نسبة إجمالي طاقة الإجهاد الحركي والمرن مضروبا في عامل الجودة الجوهري28،32،39.
    8. قم بتعديل هندسة الرنان حتى تفي الكتلة الفعالة والتردد وعامل الجودة بالمواصفات.
    9. انقل هندسة التصميم إلى ملف GDSII CAD وقم بملء رقاقة CAD (في هذا العمل ، نستخدم مقاومة الضوء الإيجابية بحيث يتم تصميم المنطقة المحيطة بالرنان فقط).
    10. بالإضافة إلى طبقة من الرنانات، أضف طبقة سفلية تمثل النوافذ الخلفية على كل جهاز لإزالة المواد من خلف كل جهاز. يؤدي القيام بذلك أيضا إلى تسريع عملية الحفر الرطب لاحقا في البروتوكول.
    11. أخيرا ، ضع خطوط النرد وأربع علامات محاذاة على الجزء العلوي والسفلي والجانبي من الرقاقة CAD على كلتا الطبقتين. يساعد هذا في محاذاة الجانب الخلفي للرقاقة بشكل صحيح عند تشغيل آلة الطباعة الحجرية الضوئية.

2. تصنيع مقياس الرقاقة 1

ملاحظة: يمكن للقارئ إجراء ترسيب Si3N4 ، لكن منشآتنا تفتقر إلى المعدات اللازمة للقيام بذلك ، وعلى هذا النحو ، نبدأ برقائق من مصادر تجارية لهذه الدراسة. تظهر نظرة عامة على عملية التصنيع أدناه في الشكل 1.

figure-protocol-1
الشكل 1: نظرة عامة على التصنيع. (أ) يتم ترسيب طبقة رقيقة من نيتريد السيليكون على ركيزة من السيليكون العاري. ثم يتم طلاء الرقاقة (B) بمقاومة للضوء ل (C) الطباعة الحجرية الضوئية. يستخدم النمط الذي تم تتبعه في (C) كقناع واقي للنقش الأيوني التفاعلي (D) لنحت تصميمات الرنان في الفيلم. بعد التقطيع إلى مكعبات ، (E) يتم استخدام الأسيتون لإزالة المقاومة قبل (F) يزيل محلول هيدروكسيد البوتاسيوم ركيزة السيليكون. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

  1. قم بتصميم التصميم (التصميمات) الموجودة في القسم السابق على رقاقة Si3N 4-on-Si على الوجهين. قم بإيداع طبقة رقيقة عالية الضغط من Si3N4 على ركيزة من السيليكون العاري باستخدام ترسيب بخار كيميائي منخفض الضغط (LPCVD). معلمات الترسيب النموذجية هي: درجة حرارة الكوارتز = 800 درجة مئوية ، الضغط = 10 mTorr ، خليط الغاز المحقون = ثنائي كلورو سيلان (SiH2Cl2) والأمونيا (NH3)
    تنبيه: SiH2Cl2 قابل للاحتراق والتآكل. إنه سام بشكل حاد إذا تم استنشاقه ويجب التعامل معه فقط بحذر شديد ومعدات الحماية الشخصية المناسبة (PPE). ملاحظة: نقوم بالاستعانة بمصادر خارجية لمعالجة رقاقة تابعة لجهة خارجية لهذه الخطوة ، كما هو معتاد.
  2. سداسي ميثيل ديسيلازان (HMDS) فتيلة الطورالبخاري 40
    ملاحظة: يمكن استبدال الخطوات التالية إذا كان لدى المرء إمكانية الوصول إلى فرن HMDS ، والذي يعمل على أتمتة عملية التحضير.
    1. ضع رقاقة Si3N 4-on-Si نظيفة على الوجهين على شريحتين زجاجيتين داخل طبق بتري زجاجي عريض. باعد بين الشرائح بحيث يتم دعم الحافة الخارجية للرقاقة فقط ، مما يحسن تحضير الجانب الخلفي في الخطوات اللاحقة.
    2. ضع بضع قطرات من HMDS على طول حافة طبق بتري باستخدام ماصة شعرية يمكن التخلص منها. تحت غطاء الدخان ، قم بتغطية طبق بتري الزجاجي وتسخينه إلى 90 درجة مئوية لمدة 1 دقيقة على لوح ساخن ، مع تبخير HMDS والسماح له بالالتصاق ب Si3N4.
      تنبيه: HMDS قابل للاحتراق ومهيج ويسبب مشاكل صحية طويلة الأمد إذا تم استنشاقه ويجب التعامل معه فقط تحت غطاء الدخان.
    3. بعد 1 دقيقة ، قم بإزالة غطاء طبق بتري برفق وقم بتنفيس أي HMDS متبقية من الطبق. انقل الرقاقة إلى طبق بتري بلاستيكي مع مسح غرف الأبحاث في الأسفل.
  3. مقاومة طلاء الدوران
    1. قبل الإيداع المقاومة، سخن لوح التسخين إلى 115 درجة مئوية. سيضمن ذلك أن لوح التسخين في درجة الحرارة المحددة لاحقا في البروتوكول.
    2. قم بتوسيط الرقاقة المعدة داخل مغطي الدوران وثبته في مكانه باستخدام ظرف مفرغ من الهواء. اترك المغطي الدوار مفتوحا للخطوات اللاحقة.
    3. باستخدام إبرة وحقنة ، استخرج ما لا يزيد عن 4 مل من S1813 مقاوم للضوء41. قم بنفض الحقنة برفق وقم بتوزيع كمية صغيرة من السوائل لإزالة فقاعات الهواء.
      تنبيه: S1813 هو مادة مهيجة قابلة للاحتراق ويجب التعامل معها فقط باستخدام معدات الوقاية الشخصية المناسبة وبعيدا عن اللهب المكشوف أو الشرر.
    4. حافظة الإبرة واستبدلها بفلتر 2 ميكرومتر لإزالة الجسيمات الكبيرة. كما في الخطوة السابقة ، قم بنفض الغبار برفق عن المحقنة وقم بتوزيع 3-5 قطرات من السائل لإزالة فقاعات الهواء المتبقية في الفلتر. قبل المتابعة ، تأكد من بقاء 3 مل على الأقل من المقاومة في المحقنة.
    5. قم بإيداع المقاومة قطرة قطرة على الرقاقة لتشكيل بركة واحدة كبيرة. عندما يصبح هذا المسبح أكبر ، قم بإيداع المقاومة بالقرب من حافتها لضمان بقائها متمركزة نسبيا على الرقاقة. إذا ظهرت أي فقاعات على سطح المسبح ، فاستخدم طرف الإبرة لفرقعتها قبل المتابعة.
    6. قم بقفل غطاء المغطي الدوار واضبطه على الدوران عند 3000 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية بتسارع 3000 دورة في الدقيقة / ثانية. ستخلق هذه الإعدادات ، وفقا للشركة المصنعة للمقاومة ، طبقة موحدة بسمك 1.5 ميكرومتر عبر سطح الرقاقة6.
    7. افحص الطبقة النهائية بحثا عن الفقاعات والخطوط وعدم التوحيد. إذا تم رصد أي منها ، أغلق المغطي الدوار واغسل سطح الرقاقة بالأسيتون وكحول الأيزوبروبيل (IPA). يؤدي تشغيل المغطي الدوار خلال هذه الخطوة إلى تحسين الإزالة.
    8. كرر الخطوات 2.3.1-2.3.7 لتشكيل طبقة جديدة.
      تنبيه: الأسيتون و IPA كلاهما مهيجان قابلان للاحتراق. يجب التعامل معها فقط باستخدام معدات الوقاية الشخصية المناسبة وبعيدا عن اللهب المكشوف أو الشرر.
    9. إذا كانت طبقة المقاومة خالية من العيوب ، فقم بتعطيل ظرف التفريغ وانقل الرقاقة إلى اللوحة الساخنة المسخنة مسبقا لمدة 1 دقيقةللخبز 6. يؤدي خبز الرقاقة إلى تبخير المذيبات المتبقية وإعدادها للطباعة الحجرية الضوئية.
    10. بعد الخبز ، قم بإزالة الرقاقة من لوح التسخين. انتقل إلى خطوة الطباعة الحجرية الضوئية.
  4. الطباعة الحجرية الضوئية
    1. قم بتحميل الرقاقة المطلية في آلة الطباعة الحجرية الضوئية للمحاذاة بدون قناع (MLA). تأكد من توسيط الرقاقة بأفضل ما يمكن لتقليل أخطاء الدوران العام والإزاحة.
    2. قم بتحميل ملف الرقاقة المملوء من الخطوة 1.2 على الكمبيوتر وقم بتحويله إلى نوع ملف يمكن فهمه بواسطة برنامج MLA. ابدأ بتصميم الطبقة العلوية المأهولة بتصميمات الرنان.
    3. بعد تحميل الرقاقة وملف CAD ، حدد شكل الرقاقة وحجمها المقابلين. يحدد الجهاز المحاذاة تلقائيا باستخدام خوارزمية الكشف عن الحواف.
    4. بعد المحاذاة، حدد الخيار لتضمين خطأ الدوران العام وتحميل معلمات تعرض الحزمة التالية. تنتج شدة الحزمة البالغة 140 مللي جول / سم2 بطول موجي 375 نانومتر النتائج المثلى ل 1.5 ميكرومتر من هذه المقاومة1.
    5. مع تحميل جميع معلمات التعريض الضوئي ومحاذاة الرقاقة ، ابدأ التعريض الضوئي. بالنسبة لرقاقة 100 مم مقسمة إلى رقائق مربعة 12 مم ، تستغرق هذه العملية عادة حوالي 20 دقيقة.
    6. قبل 5 دقائق من نهاية التعرض للطباعة الحجرية الضوئية ، اشطف طبقين كبيرين بالماء منزوع الأيونات (DI) وجففهما بغاز النيتروجين المضغوط.
    7. املأ طبقا واحدا بحوالي 75 مل من MF-319 المطور42والآخر بكمية كبيرة من ماء DI.
      تنبيه: MF-319 مادة أكالة ومهيجة وتشكل مخاطر صحية طويلة الأجل. استخدم فقط مع معدات الوقاية الشخصية المناسبة.
    8. بمجرد اكتمال التعريض الضوئي ، قم بتفريغ الرقاقة من MLA ونقلها إلى مطور MF-319 لتترك دون إزعاج لمدة 20 ثانية.
    9. بعد 20 ثانية من التطوير ، قم بتحريك المحلول لإزالة المقاومة المكشوفة لمدة 40 ثانية إضافية عن طريق تحريك الطبق برفق في حركة دائرية. إذا بقيت المقاومة المكشوفة ، فقم بتقليب الخليط لمدة 30 ثانية إضافية ، ولكن توخي الحذر من الإفراط في تعريض الرقاقة42.
    10. انقل الرقاقة إلى الطبق الثاني المملوء بماء DI لتخفيف المطور المتبقي. اغسلها برفق بماء DI باستخدام زجاجة غسيل أو مسدس ماء DI على كلا الجانبين لإزالة الباقي.
    11. أخيرا ، وجه مسدس غاز النيتروجين المضغوط على طول الرقاقة لإزالة ماء DI من سطح الرقاقة. استخدم الضغط المنخفض والاتجاه المناسب للبندقية لتقليل فرصة التلف.
  5. حفر الأيونات التفاعلية40
    1. قم بتحميل الرقاقة المطورة في حفرة أيونية تفاعلية لنقل أنماط المقاومة إلى فيلم Si3N4 . قم بتشغيل العملية التالية لمدة 5 ثوان في المرة الواحدة ، مع إزالة 30 نانومتر من Si3N4 [40] ؛ تكوين الغاز: 30 سم مكعب من سادس فلوريد الكبريت (SF6) و 10 sccm من الأرجون (Ar) ؛ انحياز التردد العالي: 50 واط ؛ قوة البلازما المقترنة بالحث: 1000 واط ؛ ضغط الغرفة: 10 mTorr.
      ملاحظة: نظرا لأن ملفات تعريف الجدار الجانبي لا تكاد تذكر ، يمكن أن يكون هذا الحفر مستمرا بدلا من أن يتدرج. ومع ذلك ، فإن العملية المتدرجة تقلل من خطر خبز المقاومة.
    2. قم بتشغيل هذه العملية بشكل متكرر لإزالة حوالي 30 نانومتر من Si3N4 لكل عملية حتى يظهر الفيلم المكشوف باللون الفضي ، وهو مؤشر على أن الركيزة مكشوفة. أخيرا ، قم بإزالة الرقاقة من حفرة الأيون التفاعلي ؛ الرقاقة جاهزة الآن للزخرفة الخلفية.
  6. الزخرفة الخلفية
    1. ضع الرقاقة مرة أخرى في المغطي الدوار بحيث يكون جانب الجهاز متجها لأسفل. قم بإيداع طبقة 1.5 ميكرومتر من مقاومة الضوء مطابقة للخطوة 2.3.
      ملاحظة: نظرا لأن طبقة المقاومة من الخطوة 2.4 تنجو من حفر البلازما في الخطوة 2.5 ، فإنها تعمل كطبقة واقية تمنع تلف الفيلم تحتها.
    2. مع توجيه طبقة المقاومة الجديدة لأعلى ، قم بتحميل الرقاقة مرة أخرى في MLA ، وقم بتدوير 180 درجة. أعد تحميل الرقاقة CAD في برنامج MLA ، وقم بالتحويل إلى نوع ملف مقبول ، وقم بنسخ متطابق على طول المحور المعني. يضمن عرض CAD المحول أن اتجاه CAD يتطابق مع اتجاه الرقاقة.
    3. كرر الخطوات 2.4.3-2.5.2.
  7. شق الرقاقة
    1. باستخدام خطوط النرد المزخرفة في نيتريد السيليكون كدليل ، ضع شريحتين زجاجيتين على الرقاقة بحيث تكون موازية لمستوى بلورة الركيزة. أدخل بعناية كاتبا ذو رأس ماسي بين الشرائح واسحب على طول خطوط النرد ، وسجل على طول المستوى البلوري.
    2. أعد محاذاة الشرائح إلى خط نرد جديد واستخدم الكاتب للتسجيل على طول جزء آخر من الرقاقة. كرر عملية التسجيل هذه حتى يتم كتابة جميع حواف الرقائق الفردية.
    3. ضع الرقاقة أعلى الشرائح بحيث يكون خط النرد على مسافة متساوية من كليهما. إذا كانت النتيجة عميقة بدرجة كافية ومحاذاة جيدا ، فإن كمية صغيرة من القوة إلى الجزء العلوي من الرقاقة تكفي لشق الرقاقة على طول المستوى البلوري ، مما يؤدي إلى كسر مثالي. كسر قطع الرقاقة باستمرار بهذه الطريقة لعمل رقائق فردية.

figure-protocol-2
الشكل 2: حامل رقاقة مخصص. تم تصميم حامل الشريحة المخصص للحفاظ على الرقائق في وضع مستقيم مع زيادة المساحة المكشوفة لنقش KOH. (أ) رسم CAD يوضح الهيكل الأساسي للجهاز. يتم تشكيل الهيكل النهائي من كتلة صغيرة من PTFE Teflon للمقاومة الكيميائية. (ب ، ج) يتم وضع الرقائق في وضع مستقيم في الحامل ، ويتم استخدام عصا PTFE لإنزالها في حمام كيميائي. تم تعديل هذا الرقم من32. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

3. معالجة مقياس الرقاقة 32

  1. حرر الرنانات المزخرفة من ركيزة السيليكون الخاصة بها لإنتاج أغشية قائمة بذاتها.
    1. أولا ، أضف 40 مل من محلول هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) بتركيز 45٪ إلى وعاء (أو دورق ) وقم بتسخينه إلى 86 درجة مئوية باستخدام لوح تسخين. قم بتغطية المحلول لتعزيز تدرج درجة الحرارة الموحد.
      تنبيه: KOH مادة أكالة ومهيجة ويجب التعامل معها فقط باستخدام معدات الوقاية الشخصية المناسبة تحت غطاء الدخان.
    2. قم بإزالة الغبار من حامل العينات البلاستيكية (بغطاء) باستخدام نفخة قوية من غاز النيتروجين واشطف غسالة معدنية رفيعة بحجم الرقاقة باستخدام IPA وجففها بغاز النيتروجين المضغوط. ستعمل الغسالة كحامل للغشاء الذي تم إصداره داخل هذا الحامل.
    3. قشر الرقائق المقطعة بعناية من شريطها واغمسها في حمام الأسيتون الصوتي لمدة 30 ثانية على الأقل لإزالة الملوثات المقاومة والسطحية. اغسل الأسيتون بشطف IPA سريع وجففه بغاز النيتروجين المضغوط.
    4. اختياري: لتخفيف فيلم Si3N4 و / أو لإزالة الملوثات العالقة ، قم بغمس الرقاقة في محلول عازلة من حمض الهيدروفلوريك (HF) بنسبة 10٪ لإزالة 1.55 نانومتر / دقيقة. هذه الخطوة اختيارية حيث يمكن إجراؤها قبل أو بعد حفر KOH.
      تنبيه: HF سام بشكل حاد ومسبب للتآكل ويتطلب اعتبارات سلامة محددة قبل استخدامه. تعامل فقط مع التدريب المناسب ، والقفازات / المآزر الآمنة للأحماض ، ومع جل غلوكونات الكالسيوم جاهز في حالة التعرض.
    5. لمنع الملوثات الأجنبية من إعادة التصاق بالرقاقة ، ضعها على الفور في حامل بولي تترافلورو إيثيلين (PTFE) المخصص1 تحت غطاء الدخان. يظهر هذا الحامل في الشكل 2.
  2. KOH الحفر الرطب
    1. اخفض حامل الرقائق المخصص في حمام KOH. قم بتغطية المحلول للحفاظ على تدرج حراري موحد. نظرا لأن KOH يحفر السيليكون بمعدل حوالي 10 ميكرومتر / ساعة لدرجة حرارة الحمام ~ 62 درجة مئوية وتركيز 45٪ 43،44 (حوالي يوم واحد من النقش لرقاقة بسمك 200 ميكرومتر ، اعتمادا على هندسة الجهاز) ، قم بإعداد كاميرا بجوار الحفر للمراقبة لمسافات طويلة.
      ملاحظة: يتفاعل KOH مع السيليكون بشكل تفضيلي على طول المستوى البلوري للركيزة. في حين أن معدل الحفر جنبا إلى جنب مع الاتجاهات الأخرى صغير ، إلا أنه لا يزال لا يستهان به ، ويتميز ركن الحفر ببطء2.
    2. بعد حفر كل السيليكون حول الرنان وإطلاق الفيلم ، أوقف التفاعل عن طريق إزالة الوعاء من اللوح الساخن. نظرا لزوجة KOH ، من المحتمل أن تؤدي إزالة الجهاز إلى تحطيم الفيلم8 ، لذا استبدل حمام KOH تدريجيا بماء DI عن طريق سحب KOH بشكل متكرر وسحب العينات في ماء DI ، وعدم ترك مستوى السائل ينخفض إلى ما دون الجزء العلوي من الشريحة. كرر هذه العملية حتى تتم إزالة حجم الوعاء بالكامل.
    3. لمنع التلوث المتبادل مع KOH والمذيبات لاحقا في هذا البروتوكول ، انقل حامل الشريحة إلى حمام مائي DI طازج.
      1. املأ وعاء كبير بماء DI الزائد ، وهو ما يكفي لتغطية كل من أوعية النقش و DI بمساحة للحامل أعلاه. ضع حمام DI المائي الجديد في الوعاء باستخدام الملقط ، متبوعا بوعاء الحفر.
      2. استخدم عصا الغمس لرفع حامل الرقائق برفق من وعاء النقش ، ومع الحفاظ على الشريحة مغمورة ، انقلها إلى حمام DI. قم بإزالة كلا الوعاءين من الوعاء باستخدام ملقط ، واترك حامل الرقائق في حمام مائي نظيف DI.
  3. تنظيف الفيلم الذي تم إصداره
    1. بعد نقل الرقاقة إلى حمام مائي DI طازج ، استبدل ماء DI تدريجيا ب IPA بنفس طريقة الخطوة 3.2.2. مرة أخرى ، لا تدع مستوى السائل ينخفض إلى ما دون الحافة العلوية للشريحة.
    2. بعد نقل السائل بقيمة حمامين ، كرر العملية ، واستبدل IPA بالميثانول.
    3. بعد نقل السائل بقيمة حمامين ، قم بإزالة الجهاز من حمام الميثانول وجففه بعناية على طول مستوى الرقاقة بتيار لطيف من غاز النيتروجين.
      ملاحظة: الفيلم الذي تم إصداره حساس للغاية ويجب التعامل معه بعناية. لتقليل فرصة كسر الفيلم أو تلويسه ، يجب تثبيت الجهاز بواسطة حافة الرقاقة أو الزاوية باستخدام ملقط من ألياف الكربون. عند التعامل معها في حمام سائل ، يجب نقل الرقاقة خارج مستوى الفيلم ، بحيث يرعى السائل السطح فقط.
    4. افحص الجهاز تحت المجهر بحثا عن الحطام أو مقاومة البقايا أو العيوب. نظف حسب الضرورة عن طريق إعادة الشريحة إلى الميثانول لبعض الوقت وإعادة التجفيف.
  4. HF الحفر الرطب والتنظيف الإضافي
    1. إذا ظل الحطام مرنا ضد خطوة تنظيف الميثانول 3.3.4 ، فقم بحفر الرقاقة في محلول عازلة HF بنسبة 10٪. لاحظ أن هذا يتفاعل مع Si3N4 بمعدل حوالي 1.55 نانومتر / دقيقة. في كثير من الحالات ، يمكن أن يؤدي الغمس السريع إلى تجريد الطبقة الخارجية من الفيلم.
    2. بعد الغمس في HF ، انقل الجهاز على الفور إلى حمام مائي DI لمدة 30 ثانية لتخفيف HF.
    3. انقل الشريحة إلى حمام IPA لمدة 30 ثانية أخرى ثم انقلها أخيرا إلى حمام الميثانول لمدة 1-5 دقائق حسب مستوى التلوث.
    4. بعد انقضاء الوقت المطلوب ، قم بإزالة الرقاقة من حمام الميثانول وجففها برفق بنسيم خفيف من غاز النيتروجين.
    5. أعد فحص الرقاقة وأعد تنظيفها حسب الضرورة. بعد أن يعتبر الجهاز نظيفا، ضعه برفق داخل حامله فوق الغسالة من الخطوة 3.1.2.

4. توصيف الرقاقة

  1. ابدأ التوصيف عن طريق تحميل الغشاء المطلق ووجهه لأعلى في غرفة مفرغة مع منفذ إرسال للفحص البصري. لتقليل الخسارة الميكانيكية ، ضع الشريحة في الغرفة بدون شريط أو غراء لتثبيتها فيمكانها 25. لتقليل التخميد بالغاز ، وضخ الغرفة إلى ضغط أقل من 10-7 ملي بار (انظر المناقشة).
  2. إعداد الرافعة البصرية (OL) لقياس إزاحة الوضع34,35.
    ملاحظة: تتميز طريقة OL بالعديد من المزايا العملية. ومع ذلك ، نظرا لأنه يتطلب استكشافا للانحراف الزاوي ، فهو أقل حساسية من قياس التداخل لبعض أشكال الوضع. نحيل القارئ إلى33 للحصول على نظرة عامة مفيدة على قراءة الإزاحة التداخلية لرنانات الغشاء.
    1. أولا ، ركز شعاع ليزر موازاة على العينة بحجم بقعة مماثل لأكبر ميزة يتم فحصها. هذا مهم لأن حساسية الرافعة البصرية تتناسب مع كل من حجم البقعة والطاقةالمنعكسة 35.
    2. قم بمحاذاة شعاع الليزر ليكون قريبا من الحدوث الطبيعي على العينة قدر الإمكان ، عادة عن طريق الارتجاع إلى ألياف ضوئية. على الرغم من أن زاوية السقوط لا تؤثر على الحساسية كثيرا ، إلا أنها تبسط المحاذاة لاحقا.
    3. مع الليزر في حالة حدوث طبيعية ، أدخل شعاع بين العينة وعدسة التركيز. يلتقط جهاز تقسيم الشعاع الضوء المنعكس عن الرنان.
    4. ضع كاشفا ضوئي متوازنا على طول مسار الشعاع المنتقطا ، على مسافة جيدة من الإعداد ، بشكل مثالي أكبر من طول رايلي للحزمة المركزة ، لزيادة الحساسية35. يتم إعطاء رسم تخطيطي لإعداد OL في الشكل 3 أ.
  3. قراءة الإزاحة وقياس الضوضاء الحرارية
    1. قم بترجمة شعاع الحادث على طول الرنان للتركيز على منطقة ذات انحناء الوضع العالي. يمكن العثور على ذلك من خلال الرجوع إلى أشكال الوضع الموجودة في عمليات المحاكاة في الخطوة 1. أعد محاذاة بقية الإعداد حسب الضرورة.
    2. مع سقوط الضوء على كاشف الضوء المنقسم (أو الربع) ، يتم إرسال إخراج الكاشف إلى محول الرقمنة. احسب الكثافة الطيفية للطاقة في الوقت الفعلي (PSD) للإشارة الرقمية باستخدام طريقة تحويل فورييه السريع (FFT)34.
    3. لقياس OL حساس بدرجة كافية ، تظهر قمم الضوضاء الحرارية في إشارة النطاق العريض PSD. لتحديد أنماط محددة ، قارن موقع قمم الضوضاء الحرارية بالترددات الذاتية التي تنبأت بها عمليات المحاكاة في الخطوة 1. يظهر مثال على ذروة الضوضاء الحرارية في الشكل 3 ب. لهذا القياس ، خذ متوسط RMS للعديد من تقديرات PSD (مخططات اللثة).
  4. رنين الطاقة
    1. تتناسب الطاقة الموجودة في وضع التذبذب مع المنطقة الموجودة تحت PSD. ابدأ بتتبع التكامل على نطاق ضيق متمركز عند ذروة تردد الرنين المشروط عندما تضاف الطاقة إلى الوضع وتتبدد لاحقا ، فإن هذا سيميز تبديدها.
    2. عندما تتم إضافة الطاقة في شكل محرك متماسك ، ستزداد الذروة (والمساحة الموجودة تحتها). لتحقيق ذلك ، ضع مشغل بيزو على جانب غرفة التفريغ أو أرسل شعاع ليزر ثان إلى العينة. في كلتا الحالتين ، يتم تعديل المصدر عند تردد الرنين للوضع.
      ملاحظة: يمكن أيضا إضافة الطاقة إلى المذبذب عن طريق إعطائه ركلة. تخلق القوة الدافعة الناتجة عن النقر على حجرة التفريغ محركا أبيض فوريا وغير متماسك يثير العديد من الأوضاع في وقت واحد على حساب عدم الاتساق.
    3. بعد إيقاف تشغيل محرك الأقراص ، سوف تتحلل طاقة تذبذب الوضع بشكل كبير. استنتج معدل التخميد للمذبذب من الملاءمة التي يتم إجراؤها بعد الرنين. احسب Q المشروط بقسمة تردد الرنين على معدل التخميد.
    4. كرر إجراء الرنين هذا عدة مرات للعثور على متوسط Q والتحقق من تناسق النتائج.
  5. قراءات بالمنظار
    1. إذا بدا أن الجهاز يرن بطريقة غير خطية أو اختلفت النتائج بشكل كبير بين الرنين ، فقد يتفاعل الجهاز مع المسبار ويتم تشغيله من خلال عمليات حراريةضوئية 45. لتجنب هذه المشكلة ، استخدم حلقة اصطرابية10 حيث يتم إغلاق المسبار لبضع ثوان وإغلاقه لعدة ثوان أخرى. من خلال تعريض المسبار لبضع ثوان فقط في كل مرة ، يتم تقليل تسخين الرنان.

figure-protocol-3
الشكل 3: إعداد التوصيف. (أ) رسم كاريكاتوري يحدد الإعداد الأساسي للرافعة البصرية وتشغيلها. يتم تركيز شعاع الليزر الموازي على العينة باستخدام عدسة. يلتقط جهاز تقسيم الشعاع الضوء المقنع ، ويوجهه إلى الصمام الثنائي الضوئي المنقسم. (ب) مثال على إشارة PSD حرارية بلغ متوسطها 50 مرة بعرض نطاق استبانة قدره Hz 0.1. (C) ترتكز الرنانات على حامل ألومنيوم مخصص ، مع الحد الأدنى من التلامس المادي ، لتقليل الخسارة الميكانيكية الخارجية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

نوضح البروتوكول من خلال تصنيع رقاقة تتكون من عدة رنانات شريطية قطرية بسمك 100 نانومتر34 وتوصيف أوضاعها الاهتزازية القليلة الأولى. في هذا العمل ، يبلغ طول الشريط 7 مم وعرضه 400 ميكرومتر مع شرائح قطرها 662 ميكرومتر. نلاحظ أنه في حين أن OL المستخدم في هذا العمل مناسب بشكل طبيعي للأوضاع الالتوائية ، إلا أنه يمكنه أيضا اكتشاف أوضاع الانحناء المستعرضة عن طريق وضع الحزمة في موقع الانحراف الزاوي غير الصفر. كتوضيح ، نستخدم OL لقياس كل من أوضاع الانحناء والالتواء للشرائط.

نبدأ بم...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

الشيء الوحيد الواضح من البيانات الواردة في الشكل 5 هو أنه في حين أن Q للوضع الالتوائي يتطابق مع القيمة المحاكاة ، فإن وضع الانحناء Q أقل مما كان متوقعا. هذا لا يخطئ في جودة المحاكاة ولكنه نتيجة لإهمال آليات الخسارة الخارجية مثل اقتران وضعالركيزة 46 وفقدان التثبيت. يمثل نموذج تخفيف التبديد المستخدم في البروتوكول جميع آليات الخسارة الجوهرية ، وبالتالي ، يحدد حدا أعلى لأداء مرنان ميكانيكي نانوي مسبقة الإجهاد.

...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

ويعلن أصحاب البلاغ عدم وجود مصالح متضاربة.

شكر وتقدير

يود المؤلفون أن يشكروا Roland Himmelhuber و Optical Sciences Micro / Nano Fabrication Cleanroom على استخدام مرافقهم ومناقشاتهم المفيدة.  تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم (NSF) من خلال الجائزتين رقم 2239735 ورقم 2330310. تعترف A.R.A. بالدعم المقدم من زمالة CNRS-UArizona iGlobes ، و A.D.H. تعترف بالدعم المقدم من منحة أصدقاء Tucson Optics Endowed. أخيرا ، تم تمويل الحفر الأيوني التفاعلي المستخدم في هذه الدراسة من خلال منحة التصوير بالرنين المغناطيسي NSF ، ECCS-1725571. تم تطوير البروتوكول في البداية بواسطة A.R.A. وتم تعديله لاحقا بواسطة A.D.H. و C.A.C. و O.A.F. لتحسين تصنيع الجهاز. شارك A.D.H. و D.J.W. في كتابة المخطوطة بمساعدة جميع المؤلفين المشاركين.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
100nm على الوجهين Si3< / sub>N4< / sub> على 4 '' 200 & micro; م سي رقاقةويفر برورقائق Si3N4 القياسية المستخدمة في تصنيع الرنانات الغشائية
13 كيلو هرتز سونيفاتور كوانتريكس 70L & amp R الموجات فوق الصوتيةتستخدم جنبا إلى جنب مع الأسيتون لتجريد الملوثات والمقاومة الصلبة من أسطح الرقائق.
طبق بتري زجاجي 150 مم ، عمق 20 ممكورنينج إنكوربوريتد08-747 فهرنهايتلتحضير HMDS
طبق بتري بلاستيكي 150 مم ، عمق 15 ممسوبرتيكس 01268لنقل الرقاقة
2 μ مرشح حقنة Mميليبور سيجماSLAP02550لتصفية مقاومة الجسيمات
50 مل دورق زجاجي من بورسليكات PYREX Griffinكورنينج إنكوربوريتد ، علوم الحياةحاويات حمام سائل عامة
الأسيتون 99.5٪ درجة ACS   ؛سيجما ألدريتش179124مذيب للأغراض العامة يستخدم خصيصا لتجريد مقاومة S1813
ملاقط CarboFib   ؛TDI الدوليةTDI 2ACFR-SAللأغراض العامة ، ملاقط مقاومة للمواد الكيميائية للتلاعب الآمن بالرقائق في الحمامات المختلفة
اسطوانة غاز النيتروجين المضغوطمتوفرة محلياالتجفيف والتنظيف
مياه DIمتوفرة محليالتنظيف الرقائق / الرقائق عن طريق تخفيف المواد المسببة للتآكل
ماصات شعرية يمكن التخلص منها 7.0-7.4 ممVWR العلميلتحضير HMDS
مجهر رقمي USB Emlimnyإمليمنيللمراقبة لمسافات طويلة لتقدم الحفر الرطب
سداسي ميثيل ديسيلازان (HMDS)سيجما ألدريتش440191رقاقة التمهيدي
مضخة توربينية HiCube HiPace 80فراغ فايفرمضخة جزيئية توربينية تستخدم لضخ غرف تفريغ العينة
حمض الهيدروفلوريك 48٪سيجما ألدريتش695068غسيل حمضي وأرق أغشية ، مخفف إلى 10٪ عند استخدامه
ICP-RIE DSE ، Versaline DSE IIIالبلازمابالنسبة إلى النقش Si3N4
إيزوبروبانول 99.5٪ درجة ACS   ؛سيجما ألدريتش190764تستخدم لنقل الأغشية المنبعثة من السائل إلى الهواء ولتنظيف الأفلام التي تم إطلاقها
شريط Kapton - 1 مل ، 1 &frasl ؛ 2 بوصة × 36 ياردةأولينإس-7595تستخدم لتأمين الرقائق والرقائق لحامل الرقائق في خطوة حفر البلازما
LatticeAx 225لاتيس جيرأداة الشق
لوريل WS 650 سبين كوترشركة لوريل تكنولوجيزآلة طلاء الدوران لإيداع طبقات مقاومة موحدة على الرقائق
قناع أقل محاذاة ،   ؛ MLA150هايدلبرغ إنسترومنتسآلة الطباعة الحجرية الضوئية figure-materials-1 = 100 نانومتر
الميثانول 99.8٪ درجة ACSسيجما ألدريتش179337تستخدم لنقل الأغشية المنبعثة من السائل إلى الهواء ولتنظيف الأفلام التي تم إطلاقها
مطور MF-319كاياكوتطوير أنماط المقاومة المكشوفة
Microposit S1800 G2 سلسلة مقاوم للضوءشركة داو للكيماوياتلنمط الطباعة الحجرية الضوئية. يستخدم هذا العمل على وجه التحديد مقاومة S1813.
وحدة تحكم MiniVacفاريان9290191وحدة تحكم مضخة أيون بغرفة فراغ
MS-H280-Pro لوح ساخنأونيلابجهاز التدفئة العامة
الصكوك الوطنية NI PXI-1033الصكوك الوطنيةهيكل نظام الحصول على البيانات
ني PXI-4461الصكوك الوطنيةمحول تناظري إلى رقمي للحصول على البيانات
محلول هيدروكسيد البوتاسيوم KOH 45٪سيجما ألدريتش417661متباين الخواص السيليكون الرطب النقش
حامل العينةحسب الطلبمصنوع خصيصا لعقد العينات في وضع مستقيم في حمامات كيميائية مختلفة
TLB-6700 ليزر الصمام الثنائي التجويف الخارجي للسرعةتركيز جديد995مصدر ليزر الرافعة البصرية
وحدة تحكم ليزر قابلة للضبطتركيز جديدTLB-6700تحكم ليزر
مضخة أيون فاكلون بلس 55 ستارسيلفاريان9191340مضخة فراغ Passice
غرفة فراغغرفة فراغ لعزل الرنانات
مستقبل ضوئي للخلية الرباعية المرئيةتركيز جديد23538-WXالصمام الثنائي الضوئي المنقسم لقراءة الرافعة البصرية

المراجع

  1. Aspelmeyer, M., Kippenberg, T. J., Marquardt, F. Cavity optomechanics. Rev Mod Phys. 86 (4), 1391-1452 (2014).
  2. Zwickl, B. M., et al. High quality mechanical and optical properties of commercial silicon nitride membranes. Appl Phys. Lett. 92 (10), 103125(2008).
  3. Thompson, J. D., et al. Strong dispersive coupling of a high-finesse cavity to a micromechanical membrane. Nature. 452 (7183), 72-75 (2008).
  4. Wilson, D. J., Regal, C. A., Papp, S. B., Kimble, H. J. Cavity optomechanics with stoichiometric SiN films. Phys Rev Lett. 103 (20), 207204(2009).
  5. Fedorov, S. A., et al. Generalized dissipation dilution in strained mechanical resonators. Phys Rev B. 99 (5), 054107(2019).
  6. Engelsen, N. J., Beccari, A., Kippenberg, T. J. Ultrahigh-quality-factor micro- and nanomechanical resonators using dissipation dilution. Nat Nanotechnol. 19 (6), 725-737 (2024).
  7. Reinhardt, C., Müller, T., Bourassa, A., Sankey, J. C. Ultralow-noise SiN trampoline resonators for sensing and optomechanics. Phys Rev X. 6 (2), 021001(2016).
  8. Norte, R. A., Moura, J. P., Gröblacher, S. Mechanical resonators for quantum optomechanics experiments at room temperature. Phys Rev Lett. 116 (14), 147202(2016).
  9. Tsaturyan, Y., Barg, A., Polzik, E. S., Schliesser, A. Ultracoherent nanomechanical resonators via soft clamping and dissipation dilution. Nat Nanotechnol. 12 (8), 776-783 (2017).
  10. Ghadimi, A. H., et al. Elastic strain engineering for ultralow mechanical dissipation. Science. 360 (6390), 764-768 (2018).
  11. Fedorov, S. A., Beccari, A., Engelsen, N. J., Kippenberg, T. J. Fractal-like mechanical resonators with a soft-clamped fundamental mode. Phys Rev Lett. 124 (2), 025502(2020).
  12. Bereyhi, M. J., et al. Perimeter modes of nanomechanical resonators exhibit quality factors exceeding 109 at room temperature. Phys Rev X. 12 (2), 021036(2022).
  13. Peterson, R. W., et al. Laser cooling of a micromechanical membrane to the quantum backaction limit. Phys Rev Lett. 116 (6), 063601(2016).
  14. Rossi, M., Mason, D., Chen, J., Tsaturyan, Y., Schliesser, A. Measurement-based quantum control of mechanical motion. Nature. 563 (7729), 53-58 (2018).
  15. Purdy, T. P., Yu, P. L., Peterson, R. W., Kampel, N. S., Regal, C. A. Strong optomechanical squeezing of light. Phys Rev X. 3 (3), 031012(2013).
  16. Chen, J., Rossi, M., Mason, D., Schliesser, A. Entanglement of propagating optical modes via a mechanical interface. Nat Commun. 11, 943(2020).
  17. Kampel, N. S., et al. Improving broadband displacement detection with quantum correlations. Phys Rev X. 7 (2), 021008(2017).
  18. Mason, D., Chen, J., Rossi, M., Tsaturyan, Y., Schliesser, A. Continuous force and displacement measurement below the standard quantum limit. Nat Phys. 15 (8), 745-749 (2019).
  19. Hälg, D., et al. Membrane-based scanning force microscopy. Phys Rev Appl. 15 (2), L021001(2021).
  20. Chowdhury, M. D., Agrawal, A. R., Wilson, D. J. Membrane-based optomechanical accelerometry. Phys Rev Appl. 19 (2), 024011(2023).
  21. West, R. G., Kanellopulos, K., Schmid, S. Photothermal microscopy and spectroscopy with nanomechanical resonators. J Phys Chem C. 127 (45), 21915-21929 (2023).
  22. Kristensen, M. B., Kralj, N., Langman, E. C., Schliesser, A. Long-lived and efficient optomechanical memory for light. Phys Rev Lett. 132 (10), 100802(2024).
  23. Andrews, R. W., et al. Bidirectional and efficient conversion between microwave and optical light. Nat Phys. 10 (4), 321-326 (2014).
  24. Manley, J., Chowdhury, M. D., Grin, D., Singh, S., Wilson, D. J. Searching for vector dark matter with an optomechanical accelerometer. Phys Rev Lett. 126 (6), 061301(2021).
  25. Wilson, D. J. Cavity optomechanics with high-stress silicon nitride films. , California Institute of Technology. (2012).
  26. Norte, R. A. Nanofabrication for on-chip optical levitation, atom-trapping, and superconducting quantum circuits. , California Institute of Technology. (2015).
  27. Reinhardt, C. Ultralow-noise silicon nitride trampoline resonators for sensing and optomechanics. , McGill University. (2017).
  28. Ghadimi, A. H. Ultra-coherent nano-mechanical resonators for quantum optomechanics at room temperature. , EPFL. (2018).
  29. Tsaturyan, Y. Ultracoherent soft-clamped mechanical resonators for quantum cavity optomechanics. , University of Copenhagen, Niels Bohr Institute, Danish Center for Quantum Optics. (2019).
  30. Sadeghi, P. Study of high-Q nanomechanical silicon nitride resonators. , Technische Universität Wien. (2021).
  31. Bereyhi, M. Ultra low quantum decoherence nano-optomechanical systems. , EPFL. (2022).
  32. Agrawal, A. R. Ultra-High-Q Membrane Optomechanics with a Twist. , University of Arizona, Wyant College of Optical Sciences. (2024).
  33. Barg, A., et al. Measuring and imaging nanomechanical motion with laser light. Appl Phys B. 123, 1-8 (2017).
  34. Pratt, J. R., et al. Nanoscale torsional dissipation dilution for quantum experiments and precision measurement. Phys Rev X. 13 (1), 011018(2023).
  35. Pluchar, C. M., Agrawal, A. R., Wilson, D. J. Quantum-limited optical lever measurement of a torsion oscillator. Optica. 12 (3), 418-423 (2025).
  36. Shin, D. C., Hayward, T. M., Fife, D., Menon, R., Sudhir, V. Active laser cooling of a centimeter-scale torsional oscillator. Optica. 12 (4), 473-478 (2025).
  37. Manley, J., et al. Microscale torsion resonators for short-range gravity experiments. Phys Rev D. 110 (12), 122005(2024).
  38. Condos, C. A., et al. Ultralow loss torsion micropendula for chipscale gravimetry. arXiv. , (2024).
  39. Villanueva, L. G., Schmid, S. Evidence of surface loss as ubiquitous limiting damping mechanism in SiN micro- and nanomechanical resonators. Phys Rev Lett. 113 (22), 227201(2014).
  40. Yang, C., Pham, J. Characteristic study of silicon nitride films deposited by LPCVD and PECVD. Silicon. 10 (6), 2561-2567 (2018).
  41. Microposit S1800 G2 Series Photoresists. Technical Datasheet. Technical Datasheet. , Dow Chemical Co. (2024).
  42. Microposit MS-319 Developer. Technical Datasheet. , Shipley Co. (1997).
  43. Seidel, H., Csepregi, L., Heuberger, A., Baumgärtel, H. Anisotropic etching of crystalline silicon in alkaline solutions: I. Orientation dependence and behavior of passivation layers. J Electrochem Soc. 137 (11), 3612-3626 (1990).
  44. Zubel, I., Kramkowska, M. Etch rates and morphology of silicon (hkl) surfaces etched in KOH and KOH saturated with isopropanol solutions. Sens Actuators A Phys. 115 (2-3), 549-556 (2004).
  45. Metzger, C., Favero, I., Ortlieb, A., Karrai, K. Optical self cooling of a deformable Fabry-Perot cavity in the classical limit. Phys Rev B. 78 (3), 035309(2008).
  46. de Jong, M. H., et al. Mechanical dissipation by substrate-mode coupling in SiN resonators. Appl Phys Lett. 121 (3), 032201(2022).
  47. Metzger, C., Favero, I., Ortlieb, A., Karrai, K. Optical self cooling of a deformable Fabry-Perot cavity in the classical limit. Phys Rev B. 78 (3), 035309(2008).
  48. Moura, J. P., Norte, R. A., Guo, J., Schäfermeier, C., Gröblacher, S. Centimeter-scale suspended photonic crystal mirrors. Opt Express. 26 (2), 1895-1909 (2018).
  49. Norder, L., et al. Pentagonal photonic crystal mirrors: scalable lightsails with enhanced acceleration via neural topology optimization. Nat Commun. 16 (1), 2753(2025).
  50. Høj, D., et al. Ultra-coherent nanomechanical resonators based on inverse design. Nat Commun. 12 (1), 5766(2021).
  51. Shin, D., et al. Spiderweb nanomechanical resonators via Bayesian optimization: inspired by nature and guided by machine learning. Adv Mater. 34 (3), 2106248(2022).
  52. Gärtner, C., Moura, J. P., Haaxman, W., Norte, R. A., Gröblacher, S. Integrated optomechanical arrays of two high reflectivity SiN membranes. Nano Lett. 18 (11), 7171-7175 (2018).
  53. Guo, J., Norte, R., Gröblacher, S. Feedback cooling of a room temperature mechanical oscillator close to its motional ground state. Phys Rev Lett. 123 (22), 223602(2019).
  54. Engelsen, N. J., et al. Optomechanical integration of ultralow dissipation nanomechanical resonators. , Optica Publishing Group. (2022).
  55. Schilling, R., et al. Near-field integration of a SiN nanobeam and a SiO2 microcavity for Heisenberg-limited displacement sensing. Phys Rev Appl. 5 (5), 054019(2016).
  56. Wilson, D. J., et al. Measurement-based control of a mechanical oscillator at its thermal decoherence rate. Nature. 524 (7565), 325-329 (2015).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة