Démonstration de la génération de faisceaus à intensité égale par Dielectric Metasurfaces

Ce protocole fournit une méthode de fabrication détaillée pour réaliser des métasurfaces à haut rendement, l’un des problèmes les plus importants dans le domaine de la recherche sur les métasurfaces. Comparée à d’autres méthodes pour tester le dépôt de couche atomique, cette technique est une méthode de fabrication à faible coût et rapide pour réaliser des métasurfaces à haut rendement travaillant à des longueurs d’onde visibles. Ce protocole peut être appliqué pour fabriquer des métasurfaces générales telles que des lentilles, des hologrammes et des horloges optiques simplement en changeant la configuration du motif.

Cette technique peut fournir un aperçu du domaine de recherche de la photonique de silicium qui utilise des micros et des nano structures de silicium. Le substrat de la métasurface est fondu en silice. Préparer une silice carrée polie à double face propre de deux centimètres sur un côté.

Prenez le substrat pour charger dans le système PECVD. Là, dans la chambre de verrouillage de charge, placez le substrat sur le gabarit. Fermez la chambre et préparez-vous à faire fonctionner le système.

Dans le logiciel de contrôle, configurez le processus de dépôt en définissant la température, la puissance RF, les débits de gaz et la pression du processus. Après le dépôt, qui prend environ 300 secondes, récupérer l’échantillon. Prenez l’échantillon avec du silicium amorphe hydrogéné déposé sur un revêtement de spin.

Chargez l’échantillon sur le porte-échantillon du revêtement de spin. Ensuite, obtenez un filtre monté cinq millilitres seringue contenant PMMA avec 2% d’anusol. Enduire l’échantillon de pmma avant de commencer la rotation à 2000 RPM pendant une minute.

Une fois terminé, transférer l’échantillon dans une plaque chaude. Cuire l’échantillon à 180 degrés Celsius pendant cinq minutes. Ensuite, retirez l’échantillon pour le refroidir pendant une minute avant de continuer.

Retournez ensuite l’échantillon au revêtement de spin. Utilisez une pipette d’un millilitre pour libérer une solution de polymère conducteur à sa surface. Enduire l’échantillon à 2000 RPM pendant une minute.

Lorsque le revêtement est terminé, prélez l’échantillon pour la lithographie par faisceau d’électrons. Faire fixer l’échantillon sur le gabarit de la machine. Ensuite, mettez le gabarit dans la chambre de la machine et terminez le processus de chargement.

Passez au travail avec la console et préparez le système de lithographie du faisceau d’électrons pour la procédure. Après avoir préparé le système, travaillez à l’ordinateur connecté à la console. Dans ce système, utilisez la ligne de commande pour convertir un fichier GDS en fichier CEL.

Lorsque le fichier est converti, entrez le travail pour démarrer le logiciel EBL. Utilisez la ligne de commande pour vérifier que le modèle désiré se trouve dans un fichier format CEL dans l’annuaire actuel. Entrez le travail pour exécuter le logiciel.

Dans le logiciel, cliquez sur le menu de modification de la taille de la puce. Sélectionnez 600 micromètres par 600 micromètres. Ensuite, sélectionnez 240 000 points.

Enregistrez les modifications. Ensuite, sortez de cet écran. Cliquez maintenant sur le menu de création de données de motifs.

Dans la fenêtre de commande, entrez PS pour charger le fichier CEL du motif. Entrez I dans la fenêtre de commande. Cliquez ensuite sur le motif pour agrandir l’image.

Maintenant, entrez ST0 dans la fenêtre de commande pour définir l’heure de dose à trois microsecondes. Entrez SP11 pour régler le pas d’exposition à un état normal. Créez un fichier CCC en entrant un PC et un nom de fichier.

Une fois terminé, cliquez sur le centre du motif. Pour appliquer les conditions d’exposition, entrez CP dans la fenêtre de commande et cliquez sur le motif. Entrez SV et un nom de fichier pour créer un fichier CON.

Quittez ce menu de création de données de modèle en entrant Q.Move pour cliquer sur le menu d’exposition. Entrez I et le nom de fichier CON choisi. Réglez la valeur de la dose à 2,4.

Appuyez sur le bouton d’évacuation pour compléter l’horaire. Entrez ensuite E et cliquez sur le bouton d’exposition pour démarrer le processus d’exposition. Lorsque le processus d’exposition se termine, retournez sur la console EBL.

Éteignez le bouton d’isolement. Appuyez sur le bouton EX pour déplacer la scène. Déchargez ensuite l’échantillon de la chambre.

Ensuite, préparez-vous à enlever le polymère conductrice. Faites ceci en immergeant l’échantillon dans 50 millilitres d’eau déionisée pendant une minute. Déplacez ensuite l’échantillon vers une solution de 10 millilitres de cétone d’isobutyl méthyle et d’alcool d’isopropyle entouré de glace.

Après 12 minutes, retirer l’échantillon et le rincer à l’alcool d’isopropylique. Séchez-le avec du gaz azoté soufflé. L’étape suivante nécessite un évaporateur de faisceau d’électrons.

Faire fixer l’échantillon sur le support de l’évaporateur et monter le support à l’intérieur de la chambre d’évaporation. Maintenant, obtenez le chrome pour une utilisation dans l’évaporateur. Préparer le chrome de type pièce dans un creuset de graphite pour l’évaporation sur la surface de l’échantillon.

Chargez le creuset dans la chambre. Ensuite, travaillez avec le logiciel pour l’évaporateur de faisceau d’électrons. Cliquez sur le bouton de pompage de chambre pour créer un vide dans la chambre.

Dans la section matériaux, sélectionnez chrome. Cliquez ensuite sur le bouton matériel pour appliquer la sélection. Cliquez sur le bouton d’obturateur e beam pour ouvrir l’obturateur source.

Ensuite, cliquez sur haute tension. Suivez ceci en cliquant sur la source. Utilisez la flèche vers le haut pour augmenter lentement la puissance du faisceau.

Arrêtez-vous au taux de dépôt cible. Pour réinitialiser la jauge d’épaisseur, cliquez sur le bouton zéro. Cliquez sur le bouton d’obturateur principal pour ouvrir cet obturateur.

Surveillez la jauge d’épaisseur. Lorsque la jauge atteint 30 nanomètres, cliquez sur le bouton d’obturateur principal pour fermer l’obturateur. Cliquez sur l’obturateur de faisceau E pour fermer l’obturateur source.

Utilisez la flèche vers le bas pour diminuer lentement la puissance du faisceau à zéro. Une fois à zéro, cliquez sur la source suivie d’une haute tension. Laissez refroidir la chambre pendant 15 minutes, puis cliquez sur l’évent.

Retirez l’échantillon de la chambre et du support. Ensuite, prenez-le pour un processus de décollage. Tout d’abord, immerger dans 50 millilitres d’acétone pendant trois minutes.

Suivez ceci par sonication pendant une minute à 40 kilohertz. Rincer l’échantillon à l’alcool d’isopropyle et le sécher avec du gaz azoté. À ce stade, l’échantillon est prêt pour la gravure.

Obtenez de la colle thermique et étalez-la sur le dos de l’échantillon avant d’attacher l’échantillon au gabarit du système de gravure. Chargez le gabarit dans le système de gravure. À l’ordinateur, réglez les débits de gaz chloré gazeux et de gaz bromure d’hydrogène, la source d’énergie et le biais avant la gravure pendant 100 secondes.

Après la gravure, décharger l’échantillon. À l’aide d’un lingette sans poussière, retirer la colle thermique. Plonger l’échantillon dans 20 millilitres d’etchant de chrome pendant deux minutes.

Ensuite, transférez-le à 50 millilitres d’eau déionisée pendant une minute. Rincer l’échantillon à l’eau déionisée et le faire sécher avec du gaz azoté. Il s’agit d’une microscopie électronique à balayage du haut de la métasurface.

Chacune des cellules a une base qui est de 150 nanomètres par 80 nanomètres. La hauteur de la cellule est de 300 nanomètres. Des détails supplémentaires des cellules sont visibles dans cette vue de perspective.

Une expérience qui mesure la puissance du faisceau lorsqu’un faisceau laser de 532 nanomètres est incident sur la métasurface démontre la fonctionnalité indépendante de polarisation de l’appareil. Pour les poutres polarisées circulairement droites, les poutres polarisées linéairement et les poutres polarisées circulairement à gauche, la puissance aux ordres plus et moins un ordre de diffraction est égale. Les expériences avec un faisceau laser de 635 nanomètres donnent des résultats similaires.

La méthode de développement est l’étape la plus importante parce que nous pouvons contrôler avec précision le processus de développement en raison de la vitesse de réaction lente. La plupart des défaillances se produisent pendant les étapes de séchage. Il faut garder à l’esprit que souffler fort est mieux que faible soufflage en général.

Cette procédure peut être appliquée non seulement aux métasurfaces diélectriques générales, mais aussi à la photonique de silicium et aux systèmes mécaniques microélectriques. En général, nous pouvons faire des nano-structures délicates par cette technique afin qu’elle ouvre la voie à la façon dont la lumière interagit avec certaines structures de longueur d’onde. PmMA et la vapeur de solution de développement sont tous deux dangereux de sorte que les processus les impliquant doivent être effectués dans les hottes de fumée.