Name: עיצוב, ייצור, וניסויית אפיון של פולטי Terahertz פוטו Plasmonic (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-07-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 54 s
Description: חקור שיטה לייצור קרינת טרה-הרץ באמצעות פולטים פוטו-מוליכים פלסמוניים. השיטה משפרת את עוצמת הקרינה ויעילות ההמרה בשני סדרי גודל בהשוואה לפולטים קונבנציונליים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים מבקשים להודות לPicometrix למתן מצע LT-GaAs ותודה להכיר תמיכה הכספית ממישיגן שטח גרנט Consortium, פרס פקולטה צעיר DARPA מנוהל על ידי ד&quot;ר ג&#39;ון אלברכט (חוזה # N66001-10-1-4027), הקריירה NSF פרס מנוהל על ידי ד&quot;ר סמיר אל-ג&#39;אזאלי (חוזה # N00014-11-1-0096), פרס חוקר צעיר ONR מנוהל על ידי ד&quot;ר פול מק&quot;י (חוזה # N00014-12-1-0947), ופרס לחוקר צעיר המנוהל על ידי מנהל מחקר חקלאי ד&quot;ר Dev פאלמר (חוזה # W911NF-12-1-0253).

1. ייצור פולט photoconductive Plasmonic <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפברק שבכות plasmonic. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את פרוסות מוליכים למחצה על ידי טבילה באצטון (2 דקות) ואחריו isopropanol (2 דקות), ושטיפה עם מים deionized (10 שניות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבש את המדגם עם חנקן ולחמם אותו על פלטה חמה על 115 מעלות צלזיוס למשך 90 שניות כדי להסיר כל מים הנותרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> A4 הספין Microchem 950K PMMA על המדגם ב 4000 סל&quot;ד במשך 45 שניות. טרום לאפות להתנגד על פלטה חמה על 180 מעלות צלזיוס במשך 3 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את הדגימה לתוך כלי יתוגרפיה אלומת אלקטרונים (JEOL JBX-6300-FS). לחשוף את הדפוס הצורם plasmonic במינון בסיס סביב 650 μC / 2 ס&quot;מ, באמצעות מתח האצה ק 100. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפתח PMMA ידי טבילה במדגם MIBK: תערובת 01:03 IPA עבור 90 שניות. מייד להעביר את הדגימה לפתרון של טהור isopropanol עבור 60 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המדגם עם מים deionized עבור 10 שניות ולאחר מכן לייבש את המדגם עם חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את הדגימה לחשפנית פלזמה (YES-CV200RFS). Descum המדגם באמצעות 30 כוח RF W על 30 מעלות צלזיוס בשיעור 100 SCCM O 2 זרימה עבור 10 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר משטח תחמוצת ידי הטבילה בHCl: 3:10 תערובת 0 2 H למשך 30 שניות. מייד להעביר את הדגימה למפל של מים לשטוף deionized למשך 4 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעביר את הדגימה לכוס של המים deionized כדי לצמצם את החשיפה לחמצן אטמוספרי לפני תצהיר מתכת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את הכוס המכילה את המדגם במי deionized למאייד מתכת (דנטון SJ-20). לפרוק את התא ולאחר מכן להסיר, לייבש, ולטעון את הדגימה לתוך התא (השלבים הבאים צריכים להיות אחריו ללא הפרעה, כדי למנוע היווצרות תחמוצת משטח על המדגם). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשאוב את החדר ללחץ מתחת 2x10 -6 טור. ההפקדה טי / Au (50/450 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפרוק את החדר ולהסיר את המדגם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי המראת המתכת הופקדה, הצב את המדגם על מחזיק בטפלוןהכוס של אצטון, לכסות, ולהשאיר למשך הלילה. לחשוף את הכוס, מניח אותו בתועמלן קולי, ולחכות עד שכל המתכת לא רצויה להסרתו (בדרך כלל 30 שניות). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פסיבציה 2 SiO ההפקדה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את המדגם כמו בשלבים - 1.1.1 1.1.2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את הדגימה בכלי תצהיר משופר פלזמה באדים כימי (GSI PECVD). ההפקדה 1500 א &#39;של SiO 2 ב 200 ° C. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח vias קשר דרך SiO 2. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את המדגם כמו בשלבים - 1.1.1 1.1.2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין על HMDS ב 4000 סל&quot;ד במשך 30 שניות. ספין על photoresist Megaposit SPR 220-3.0 ב 4000 סל&quot;ד במשך 30 שניות. טרום לאפות להתנגד על פלטה חמה על 115 מעלות צלזיוס למשך 90 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את המדגם ומסיכת הצלחת לתוך הקרנת יתוגרפיה צעד (GCA AutoStep 200). יישר את המדגם ולחשוף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר לאפות photoresist נחשף על פלטה חמה על 115 מעלות צלזיוס למשך 90 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפתח להתנגד בAZ מפתח MIF 300 ל60 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מייד להעביר את הדגימה למפל של מים לשטוף deionized למשך 4 דקות. ייבש את המדגם עם חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את הדגימה לחרט יון תגובתי (לאם 9400). לחרוט SiO 2 שימוש בכוח TCP-RF של 500 וואט, ספק RF הטיה של 100 וואט, 15 SCCM של SF6-, 50 SCCM של C 4 F 8, 50 SCCM שלו, 50 SCCM של אר עבור 80 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את חלק הארי של photoresist על ידי הנחת המדגם באצטון (5 דקות) ואחריו isopropanol (2 דקות). יש לשטוף במים מזוקקים (10 שניות). לייבש עם חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר photoresist השיורי על ידי טעינת הדגימה בחשפנית פלזמה (YES-CV200RFS). הסר photoresist באמצעות 800 כוח RF W על 30 מעלות צלזיוס בשיעור 100 SCCM O 2 זרימה למשך 5 דקות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפברק אנטנות וקווי מתח. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבי 1.3.1 - 1.3.6 לאנטנות דפוס וקווי מתח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 1.1.8 1.1.9 - כדי להסיר משטח תחמוצת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את הכוס המכילה את המדגם וdeionized מים למאייד מתכת (דנטון SJ-20). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפרוק את התא ולאחר מכן להסיר במהירות, לייבש, ולטעון את הדגימה לתוך התא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשאוב את החדר ללחץ מתחת 2x10 -6 טור. הפקדת טי / Au (10/4, 000 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפרוק את החדר ולהסיר את המדגם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלב למתכת הופקדה המראת 1.1.13. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ארוז את המדגם. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדביקים את הקצוות של עדשת 12 מ&quot;מ קוטר Hyper-חצי כדור סיליקון למכונת כביסה אלומיניום 2 סנטימטר עם חור 8 מ&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דבק לוח PCB עם עקבות מתכת, שבה אפשר בקלות הלחמה, למכונת הכביסה האלומיניום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר טיפוס הפולט terahertz photoconductive plasmonic מפוברק על עדשת סיליקון באמצעות דק אפוקסי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חוט אג&quot;ח את רפידות מגע המכשיר ללוח PCB מודבק על אותה מכונת הכביסה אלומיניום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חוטי הלחמה לעקבות המתכת על לוח המעגל המודפס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר רפידות מגע מכשיר למנתח פרמטרית (היולט חבילהARD 4155A) באמצעות חוטים מולחמים לרפידות המתאימות של לוח המעגלים המודפסים למטרות בדיקה. </li></ol></li></ol> 2. אפיון פולט photoconductive Plasmonic <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יישור מכשיר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את מכונת הכביסה מאלומיניום נושא את אבות הטיפוס הפולט terahertz photoconductive plasmonic על הר סיבוב ולהתמקד בחוזקה המשאבה האופטית מטי: ספיר לייזר מצב נעול (מירה 900D V10 XW השטחים 110V) על האזור הפעיל של כל התקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את הר הסיבוב כזה שהשדה החשמלי של המשאבה האופטית מכוון לעירור יעיל של פני השטח plasmon גלים (רגיל לשבכות plasmonic). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במנתח פרמטרית לחול בו זמנית מתח הטיה לכל מכשיר ולמדוד את הזרם החשמלי המושרה בכל התקן. לאשר את יישור המשאבה האופטי האופטימלי והתאמת קיטוב על ידי ניצול מרבי של פוטוני כל מכשיר הנבדק. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדידת תפוקת חשמלurement. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במסוק אופטי (Thorlabs MC2000) לווסת מהמצב הנעול תקרית לייזר משאבה בכל התקן המשאבה האופטית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד את תפוקת החשמל של אבות טיפוס הפולט terahertz photoconductive plasmonic באמצעות גלאי pyroelectric (גלאי ספקטרום, Inc SPI-65-THz). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחבר את הפלט של גלאי pyroelectric לנעילה במגבר (סטנפורד מחקר SR830 מערכות) בתדירות ההתייחסות של המסוק האופטי כדי לשחזר את הנתונים של כוח terahertz ברמות רעש נמוך. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אפיון ספקטרלי קרינה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחל עם טי: לייזר מצב נעול ספיר ולהשתמש במפצל קרן לפצל את הפלט של לייזר מצב נעול לקרן משאבה וקרן חללית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש מאפנן electrooptic (Thorlabs איו-AM-NR-C2) כדי לווסת את הקרן האופטית בנתיב המשאבה. למקד את אלומת המשאבה על האזור הפעיל של פולט photoconductive הנבדק לייצר terahertz קרינה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Collimateקרן terahertz נוצרה באמצעות עדשה כדורית פוליאתילן ראשונה. למקד את אלומת terahertz collimated באמצעות עדשה כדורית פוליאתילן שנייה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני המיקוד של קרן terahertz, לשלב את קרן terahertz collimated עם הקרן האופטית באמצעות הבדיקה מסנן זכוכית מצופה איטו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח 1 מ&quot;מ עובי, &lt;110&gt; ZnTe גביש רכוב על במה רוטציה במוקד המשולב של הקרן האופטית וterahertz. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס קו עיכוב אופטי לשליטה בנתיב הבדיקה האופטית באמצעות שלב יניארי ממונע (Thorlabs NRT100) כדי לגוון את השהות בין פולסים האופטיים וterahertz אינטראקציה בתוך גביש ZnTe. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות חצי waveplate בנתיב החללית, לסובב את הקיטוב של החללית האופטית להיות בזווית של ° 45 ביחס לכיוון קיטוב terahertz. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש ברבע waveplate לאחר גביש ZnTe, להמיר את קיטוב האלומה האופטי לקיטוב מעגלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיצול circulקרן אופטית Arly מקוטב לשני ענפים על ידי פריזמה ולאסטון. למדוד את כוח הקרן האופטי בכל ענף באמצעות שני גלאים מאוזנים המחוברים לנעילה ב מגבר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את קו העיכוב ונעילה ב המגבר הממונעים למחשב. לכתוב תסריט Matlab iteratively כדי להזיז את מיקומו של קו העיכוב הממונע, להשהות, ולקרוא את עוצמת האות מהנעילה ב מגבר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להמיר את מיקום הבמה לתחום הזמן, באמצעות חלוקת האורך הכולל ידי העיכוב האופטי במהירות אור, ואחריו התמרת דיסקרטי (באמצעות Matlab) כדי להשיג את נתוני תחום התדר. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Preu, S., Dohler, G. H., Malzer, S., Wang, L. J., Gossard, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable%2C+continuous-wave+terahertz+photomixer+sources+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Tunable, continuous-wave terahertz photomixer sources and applications.</a> J. Appl. Phys. 109, 061301(2011).</li>
<li>Bjarnason, J. E., Chan, T. L. J., Lee, A. W. M., Brown, E. R., Driscoll, D. C., Hanson, M., Gossard, A. C., Muller, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ErAs%3AGaAs+photomixer+with+two-decade+tunability+and+12+%CE%BCW+peak+output+power%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">ErAs:GaAs photomixer with two-decade tunability and 12 μW peak output power.</a> Appl. Phys. Lett. 85, 3983-3985 (2004).</li>
<li>Peytavit, E., Lepilliet, S., Hindle, F., Coinon, C., Akalin, T., Ducournau, G., Mouret, G., Lampin, J. -F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Milliwatt-level+output+power+in+the+sub-terahertz+range+generated+by+photomixing+in+a+GaAs+photoconductor%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Milliwatt-level output power in the sub-terahertz range generated by photomixing in a GaAs photoconductor.</a> Appl. Phys. Lett. 99, 223508(2011).</li>
<li>Upadhya, P. C., Fan, W., Burnett, A., Cunningham, J., Davies, A. G., Linfield, E. H., Lloyd-Hughes, J., Castro-Camus, E., Johnston, M. B., Beere, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excitation-density-dependent+generation+of+broadband+terahertz+radiation+in+an+asymmetrically+excited+photoconductive+antenna%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Excitation-density-dependent generation of broadband terahertz radiation in an asymmetrically excited photoconductive antenna.</a> Opt. Lett. 32, 2297-2299 (2007).</li>
<li>Roehle, H., Dietz, R. J. B., Hensel, H. J., Böttcher, J., Künzel, H., Stanze, D., Schell, M., Sartorius, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Next+generation+1.5+%CE%BCm+terahertz+antennas%3A+mesa-structuring+of+InGaAs%2FInAlAs+photoconductive+layers%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Next generation 1.5 μm terahertz antennas: mesa-structuring of InGaAs/InAlAs photoconductive layers.</a> Opt. Express. 18, 2296-2301 (2010).</li>
<li>Taylor, Z. D., Brown, E. R., Bjarnason, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Resonant-optical-cavity+photoconductive+switch+with+0.5+%25+conversion+efficiency+and+1.0W+peak+power%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Resonant-optical-cavity photoconductive switch with 0.5 % conversion efficiency and 1.0W peak power.</a> Opt. Lett. 31, 1729-1731 (2006).</li>
<li>Park, S. -G., Jin, K. H., Yi, M., Ye, J. C., Ahn, J., Jeong, K. -H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancement+of+Terahertz+Pulse+Emission+by+Optical+Nanoantenna%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+NANO%22%5BJournal%5D)">Enhancement of Terahertz Pulse Emission by Optical Nanoantenna.</a> ACS NANO. 6, 2026-2031 (2012).</li>
<li>Auston, D. H., Cheung, K. P., Smith, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Picosecond+photocoducting+Hertzian+dipoles%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Picosecond photocoducting Hertzian dipoles.</a> Appl. Phys. Lett. 45, 284-286 (1984).</li>
<li>Berry, C. W., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Terahertz+generation+using+plasmonic+photoconductive+gratings%5BTitle%5D)+AND+%22New+Journal+of+Physics+Focus+Issue+on+Terahertz+Plasmonics%22%5BJournal%5D)">Terahertz generation using plasmonic photoconductive gratings.</a> New Journal of Physics Focus Issue on Terahertz Plasmonics. 14, 105029(2012).</li>
<li>Berry, C. W., Hashemi, M. R., Unlu, M., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Significant+Radiation+Enhancement+in+Photoconductive+Terahertz+Emitters+by+Incorporating+Plasmonic+Contact+Electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22arXiv%22%5BJournal%5D)">Significant Radiation Enhancement in Photoconductive Terahertz Emitters by Incorporating Plasmonic Contact Electrodes.</a> arXiv. , 1209.1680v1(2012).</li>
<li>Berry, C. W., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafast+Photoconductors+based+on+Plasmonic+Gratings%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Int.+Conf.+Infrared%2C+Millimeter%2C+and+Terahertz+Waves%22%5BJournal%5D)">Ultrafast Photoconductors based on Plasmonic Gratings.</a> Proc. Int. Conf. Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. , 1-2 (2011).</li>
<li>Berry, C. W., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonically-enhanced+localization+of+light+into+photoconductive+antennas%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Conf.+Lasers+and+Electro-Optics%22%5BJournal%5D)">Plasmonically-enhanced localization of light into photoconductive antennas.</a> Proc. Conf. Lasers and Electro-Optics. , CFI2(2010).</li>
<li>Berry, C. W., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Principles+of+impedance+matching+in+photoconductive+antennas%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Infrared%2C+Millimeter+and+Terahertz%22%5BJournal%5D)">Principles of impedance matching in photoconductive antennas.</a> Journal of Infrared, Millimeter and Terahertz. , (2012).</li>
<li>Ralph, S. E., Grischkowsky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trap-enhanced+electric+fields+in+semi-insulators%3A+The+role+of+electrical+and+optical+carrier+injection%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Trap-enhanced electric fields in semi-insulators: The role of electrical and optical carrier injection.</a> Appl. Phys. Lett. 59, 1972(1991).</li>
<li>Upadhya, P. C., Fan, W., Burnett, A., Cunningham, J., Davies, A. G., Linfield, E. H., Lloyd-Hughes, J., Castro-Camus, E., Johnston, M. B., Beere, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excitation-density-dependent+generation+of+broadband+terahertz+radiation+in+an+asymmetrically+excited+photoconductive+antenna%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Excitation-density-dependent generation of broadband terahertz radiation in an asymmetrically excited photoconductive antenna.</a> Opt. Lett. 32, 2297-2299 (2007).</li>
<li>Taylor, Z. D., Brown, E. R., Bjarnason, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Resonant-optical-cavity+photoconductive+switch+with+0.5+%25+conversion+efficiency+and+1.0W+peak+power%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Resonant-optical-cavity photoconductive switch with 0.5 % conversion efficiency and 1.0W peak power.</a> Opt. Lett. 31, 1729-1731 (2006).</li>
<li>Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Terahertz+radiation-band+engineering+through+spatial+beam-shaping%5BTitle%5D)+AND+%22Photonic+Technology+Letters%22%5BJournal%5D)">Terahertz radiation-band engineering through spatial beam-shaping.</a> Photonic Technology Letters. 21, 2019620(2009).</li>
<li>Jarrahi, M., Lee, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+power+tunable+terahertz+generation+based+on+photoconductive+antenna+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+IEEE+International+Microwave+Symposium%22%5BJournal%5D)">High power tunable terahertz generation based on photoconductive antenna arrays.</a> Proc. IEEE International Microwave Symposium. , 391-394 (2008).</li>
<li>Beck, M., Schafer, H., Klatt, G., Demsar, J., Winnerl, S., Helm, M., Dekorsy, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impulsive+terahertz+radiation+with+high+electric+fields+from+an+amplifier-driven+large-area+photoconductive+antenna%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Impulsive terahertz radiation with high electric fields from an amplifier-driven large-area photoconductive antenna.</a> Opt. Express. 18, 9251-9257 (2010).</li>
<li>Hattori, T., Egawa, K., Ookuma, S. I., Itatani, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intense+terahertz+pulses+from+large-aperture+antenna+with+interdigitated+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Jpn.+J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Intense terahertz pulses from large-aperture antenna with interdigitated electrodes.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 45, L422-L424 (2006).</li>
<li>Kim, J. H., Polley, A., Ralph, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+photoconductive+terahertz+source+using+line+excitation%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Efficient photoconductive terahertz source using line excitation.</a> Opt. Lett. 30, 2490-2492 (2005).</li>
<li>Dreyhaupt, A., Winnerl, S., Dekorsy, T., Helm, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-intensity+terahertz+radiation+from+a+microstructured+large-area+photoconductor%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">High-intensity terahertz radiation from a microstructured large-area photoconductor.</a> Appl. Phys. Lett. 86, 121114(2005).</li>
<li>Brown, E. R., Lee, A. W. M., Navi, B. S., Bjarnason, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+a+planar+self-complementary+square-spiral+antenna+in+the+THz+region%5BTitle%5D)+AND+%22Microwave+Opt.+Technol.+Lett%22%5BJournal%5D)">Characterization of a planar self-complementary square-spiral antenna in the THz region.</a> Microwave Opt. Technol. Lett. 48, 524-529 (2006).</li>
<li>Huo, Y., Taylor, G. W., Bansal, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Planar+log-periodic+antennas+on+extended+hemishperical+silicon+lenses+for+millimeter%2Fsubmillimeter+wave+detection+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Infrared+and+Millimeter+Waves%22%5BJournal%5D)">Planar log-periodic antennas on extended hemishperical silicon lenses for millimeter/submillimeter wave detection applications.</a> Int. J. Infrared and Millimeter Waves. 23, 819(2002).</li>
<li>Heshmat, B., Pahlevaninezhad, H., Pang, Y., Masnadi-Shirazi, M., Lewis, R. B., Tiedje, T., Gordon, R., Darcie, T. E. Nanoplasmonic Terahertz Photoconductive Switch on GaAs. Nano Lett. 12, 6255-6259 (2012).</li>
<li>Berry, C. W., Hashemi, M. R., Unlu, M., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Significant+Performance+Enhancement+in+Photoconductive+Terahertz+Optoelectronics+by+Incorporating+Plasmonic+Contact+Electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Significant Performance Enhancement in Photoconductive Terahertz Optoelectronics by Incorporating Plasmonic Contact Electrodes.</a> Nature Communications. 4, 1622(2013).</li>
<li>Wang, N., Berry, C. W., Hashemi, M. R., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+photoconductive+detectors+for+enhanced+terahertz+detection+sensitivity%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Plasmonic photoconductive detectors for enhanced terahertz detection sensitivity.</a> Optics Express. , In Press (2013).</li>
<li>Hsieh, B. -Y., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+periodic+metallic+nano-slits+for+efficient+interaction+of+terahertz+and+optical+waves+at+nano-scale+dimensions%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Analysis of periodic metallic nano-slits for efficient interaction of terahertz and optical waves at nano-scale dimensions.</a> J. Appl. Phys. 109, 084326(2011).</li>
<li>Hsieh, B. -Y., Wang, N., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+Ultrafast+Pump-Probe+Measurements+at+the+Nanoscale.+Special+Issue+of+%22Optics+in+2011%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+%26+Photonics+News%22%5BJournal%5D)">Toward Ultrafast Pump-Probe Measurements at the Nanoscale. Special Issue of "Optics in 2011.</a> Optics & Photonics News. 22, (2011).</li>
<li>Hsieh, B. -Y., Jarrahi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+focusing+of+terahertz+and+optical+waves+into+nano-scale%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Int.+Conf.+Infrared%2C+Millimeter%2C+and+Terahertz+Waves%22%5BJournal%5D)">Simultaneous focusing of terahertz and optical waves into nano-scale.</a> Proc. Int. Conf. Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. , 1-2 (2011).</li>
<li>Jackson, A. W., Ibbetson, J. P., Gossard, A. C., Mishra, U. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduced+thermal+conductivity+in+low-temperature+grown+GaAs%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Reduced thermal conductivity in low-temperature grown GaAs.</a> Appl. Phys. Lett. 74, 2325-2327 (1999).</li>
</ol>

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

במאמר זה וידאו, אנו מציגים טכניקת דור terahertz photoconductive רומן שמשתמשת בתצורת אלקטרודה קשר plasmonic על מנת לשפר את יעילות ההמרה אופטית לterahertz על ידי שני סדרי גודל. העלייה המשמעותית בכוח terahertz הקרינה ממשדרי photoconductive plasmonic שהוצגו היא בעל ערך רבה לעתיד רגישות גבוהה terahertz הדמיה, ספקטרוסקופיה ומערכות ספקטרומטריית משמשת לזיהוי כימי מתקדם, הדמיה רפואית, ביולוגי חישה, אסטרונומיה, אטמוספרי חישה, הקרנת ביטחון, ו אפיון חומר. <p class="jove_content" style=";t...

אנו מציגים פולט terahertz photoconductive רומן שמשתמש בתצורת אלקטרודה קשר plasmonic על מנת לשפר את יעילות ההמרה אופטית לterahertz על ידי שני סדרי גודל. הטכניקה שלנו מטפלת במגבלות החשובות ביותר של פולטים קונבנציונליים photoconductive terahertz, הספק כלומר נמוך ויעילות צריכת חשמל ירודה, שמקורם מהאיזון המובנה בין יעילות הקוונטית גבוהה ופעולה מהירה של photoconductors הקונבנציונלית. אחד החידושים המרכזיים בעיצוב שלנו, שהביאו לשיפור ביצועים זו קפיצת המדרגה היא לעצב תצורת אלקטרודה קשר שמצטברת במספר גדול של נושאי צילום שנוצרו בסמיכות להאלקטרודות המגע, כזו שהם יכולים להיות שנאספו במסגרת תת picosecond לוח זמנים. במילים אחרות, האיזון בין פעולת ultrafast הפוטוקונדוקטור ויעילות הקוונטית גבוהה מרוכך באמצעות מניפולציה המרחבי של צילום הסוגיםספקי טד. אלקטרודות קשר Plasmonic מציעות יכולת ייחודית זו על ידי (1) המאפשרת כליאת אור לאזורים פעילים בקנה מידה ננומטרי מכשיר בין האלקטרודות plasmonic (מעבר לגבול השתברות), (2) שיפור אור יוצא דופן במגע המתכת וצילום קליטת המוליכים למחצה 10 ממשק, 11. מאפיין נוסף חשוב של הפתרון שלנו הוא שזה יכול להכיל אזורים פעילים Photoconductor גדולים ללא עלייה משמעותית בטעינה הטפילה לאנטנה הקורנת terahertz. אזורי Photoconductor פעילים גדולים ניצול לאפשר מקלים השפעת מנשא ההקרנה והתפלגות תרמית, שהם המגבלות האולטימטיביות לכוח הקרינה המקסימאלי מפולטי photoconductive קונבנציונליים. מאמר זה וידאו מרוכז בתכונות הייחודיות של הפתרון שהוצג על ידי שלנו מתאר את הפיזיקה השולטים, מודלים מספריים, ואימות ניסיוני. אנחנו בניסוי מדגימים 50 פעמים סמכויות terahertz גבוהות יותר מאוריה plasmonicפולט oconductive בהשוואה לפולט photoconductive דומה עם אלקטרודות מגע הלא plasmonic.

<table><tbody><tr><td colspan="4"><חזק>ריאגנט</חזק></td></tr><tr><td>פולימתיל מתקרילט (PMMA)</td><td>MicroChem</td><td>950K PMMA A4</td><td></td></tr><tr><td>Hexamethyldisilazane (HMDS)</td><td>Shin-Etsu MicroSI</td><td>MicroPrime HP פריימר</td><td></td></tr><tr><td>אופטי Photoresist</td><td>Dow כימי</td><td>Megaposit SPR 220-3.0</td><td></td></tr><tr><td>מפתח Photoresist</td><td>AZ חומרים אלקטרוניים</td><td>AZ 300 MIF מפתח</td><td></td></tr><tr><td>מתיל איזו-בוטיל קיטון (MIBK)</td><td>Avantor Performance Materials</td><td>9322-03</td><td></td></tr><tr><td colspan="4"><חזק>ציוד</חזק></td></tr><tr><td>Ti:לייזר קוהרנטי נעול מצב ספיר</td><td></td><td>MIRA 900D V10 XW OPT 110V</td><td></td></tr><tr><td>Pyr&#8211; גלאי לקטרי</td><td>גלאי ספקטרום</td><td>SPI-A-65 THz</td><td></td></tr><tr><td>כלי ליתוגרפיה של קרן אלקטרונים</td><td>JEOL</td><td>JBX-6300-FS</td><td></td></tr><tr><td>חשפנית פלזמה</td><td>תשואה מערכות הנדסה</td><td>YES-CV200RFS</td><td></td></tr><tr><td>מאייד מתכת</td><td>דנטון ואקום</td><td>SJ-20</td><td></td></tr><tr><td>פלזמה כלי תצהיר אדים כימי משופר </td><td>מערכת GSI</td><td>GSI PECVD</td><td></td></tr><tr><td>הקרנה ליתוגרפיה צעד</td><td>GCA</td><td>AutoStep 200</td><td></td></tr><tr><td>תחריט יונים תגובתי</td><td>LAM Research</td><td>9400</td><td></td></tr><tr><td>מנתח פרמטרים</td><td>Hewlett Packard</td><td>4155A</td><td></td></tr><tr><td>מסוק אופטי</td><td>Thorlabs</td><td>MC2000</td><td></td></tr><tr><td>מגבר נעילה</td><td>סטנפורד מערכות מחקר</td><td>SR830</td><td></td></tr><tr><td>מודולטור אלקטרואופטי</td><td>Thorlabs</td><td>EO-AM-NR-C2</td><td></td></tr><tr><td>שלב ליניארי ממונע</td><td>Thorlabs</td><td>NRT100</td><td></td></tr></tbody></table>

עיצוב, ייצור, וניסויית אפיון של פולטי terahertz פוטו plasmonic

Design, Fabrication, and Experimental Characterization of Plasmonic Photoconductive Terahertz Emitters

במאמר זה אנו מציגים סרטון הדגמה מפורטת של שיטה יעילה ביותר ליצירת גלי terahertz. הטכניקה שלנו מבוססת על photoconduction, אשר כבר אחת הטכניקות הנפוצות ביותר לterahertz דור 1-8. דור Terahertz בפולט photoconductive מושגת על ידי שאיבת הפוטוקונדוקטור ultrafast עם תאורת לייזר פעם או heterodyned. פוטוני המושרה, העוקב את המעטפה של לייזר המשאבה, מנותב לאנטנה קורנת terahertz המחוברת לאלקטרודות קשר Photoconductor ליצור terahertz קרינה. למרות היעילות הקוונטית של פולט photoconductive יכולה תיאורטית להגיע ל -100%, באורכי נתיב התחבורה הארוכים יחסי של נשאי תמונה שנוצרו לאלקטרודות הקשר של photoconductors הקונבנציונליים מוגבלים היעילות הקוונטית שלהם בחומרה. בנוסף, השפעת הקרנת המנשא והתפלגות תרמית להגביל עמ התפוקה המקסימלית בקפדנותower מקורות terahertz photoconductive קונבנציונליים. כדי לענות על מגבלות היעילות הקוונטית של פולטי terahertz photoconductive קונבנציונליים, פיתחנו קונספט פולט photoconductive חדש אשר משלב תצורת מגע אלקטרודה plasmonic להציע קוונטי יעילות גבוהה ותפעול ultrafast בו זמנית. על ידי שימוש באלקטרודות קשר plasmonic בקנה מידה ננו, אנחנו להפחית באופן משמעותי את הדרך הממוצעת תמונה שנוצר ספק תחבורה לאלקטרודות קשר Photoconductor לעומת photoconductors קונבנציונלי 9. השיטה שלנו גם מאפשרת הגדלת אזור פעיל הפוטוקונדוקטור ללא עלייה משמעותית בטעינת קיבולי לאנטנה, לחיזוק כוח terahertz הקרינה המרבי על ידי מניעת השפעת מנשא ההקרנה ופירוק תרמי בסמכויות משאבה אופטיות גבוהות. על ידי אלקטרודות המשלבות מגע plasmonic, אנחנו מדגימים שיפור יעילות המרת כוח אופטי לterahertz של photoconductive te קונבנציונליפולט rahertz בפקטור של 50 10.

כדי להדגים את הפוטנציאל של אלקטרודות plasmonic לterahertz שיפור כוח, אנחנו מפוברקים שני משדרים terahertz: פולט photoconductive קונבנציונלי (איור 1 א) וplasmonic (איור 1) בשילוב אלקטרודות קשר plasmonic כדי לקצר את זמני הובלת הספק ליצור קשר עם אלקטרודות. שני העיצובים מורכבים הפוטוקונדוקטור ultrafast עם פער 20 מיקרומטר בין האנודה וקתודה אנשי קשר, מחובר לאנטנת עניבת פרפר ארוכה 60 מיקרומטר עם מינימום ומקסימום רוחב של 100 מיקרומטר ו 30 מיקרומטר, בהתאמה,...

אנו מתארים שיטות לעיצוב, הייצור, והאפיון ניסיוני של פולטי photoconductive plasmonic, אשר מציעים שני סדרי גודל רמות העצמה גבוהות יותר בהשוואה לterahertz emitters photoconductive קונבנציונלי.

עיצוב, ייצור, וניסויית אפיון של פולטי Terahertz פוטו Plasmonic

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on ...

המטרה הכוללת של פרוצדורה זו היא להדגים שיטה יעילה ביותר להפקת קרינת טרהרץ. דבר זה מושג על ידי שילוב של אלקטרודות מגע פלסמוניות במפליטי טרהרץ פוטו-מוליכים, כדי לאפשר נצילות קוונטית גבוהה ותפעול מהיר במיוחד של ההתקן בו-זמנית. השלב הראשון הוא ייצור אב-טיפוס של מפליטים פוטו-מוליכים פלסמוניים באמצעות ליטוגרפיה של אלומת אלקטרונים.בשלב הבא, נמדדת הספק הקרינה של אבות-הטיפוס של הפולטים שהוטמעו, והוא מושווה לפולטי ertz פוטו-מוליכים קונבנציונליים זהים ללא אלקטרודות פלסמוניות. השלב הסופי הוא אפיון התכונות הספקטרליות של הקרינה מאבות-הטיפוס של פולטי ertz פוטו-מוליכים פלסמוניים. לבסוף, התוצאות המתקבלות מראות כי שילוב של אלקטרודות פלסמוניות בפולט פוטו-מוליך עשוי להגביר את הספק הקרינה והנצילות בשני סדרי גודל.שיטה זו יכולה לסייע בטיפול במגבלה העיקרית של פולטי TERs מוליכים קונבנציונליים, שהיא הפשרה בין נצילות קוונטית גבוהה לבין פעולה אולטרה-מהירה של המוליכים הקונבנציונליים. פולטי terahertz פוטו-מוליכים קונבנציונליים מורכבים מאנטנת ertz המשולבת עם פוטו-מוליך מהיר במיוחד. Terahertz.זרמים חשמליים נוצרים עבור אנטנה זו כאשר קרן משאבה אופטית עם רכיבי תדר טרה-הרץ ממוקדת על מוליך אור פוטוני מהיר במיוחד. קרן זו מייצרת נושאי מטען פוטוניים בקצב הפרופורציונלי למעטפת של המשאבה האופטית. עם הפעלת שדה חשמלי מוסט, נושאי המטען הפוטוניים נסחפים לעבר אלקטרודות המגע, מזינים את האנטנה ומייצרים קרינת טרה-הרץ.היתרון העיקרי של פולטי טרהרץ פלסמוניים על פני פולטי טרהרץ פוטו-מוליכים קונבנציונליים הוא שהם מאפשרים הצטברות של מספר גדול בהרבה של נושאי מטען שנוצרו פוטו-גנרית בסמיכות רבה לאלקטרודות המגע הפלסמוניות. נושאי מטען אלו יכולים לאחר מכן לנדוד לאנטנת הטרהרץ בלוח זמנים של סוב-פיקו-שנייה. אלקטרודות מגע פלסמוניות משיגות הצטברות גדולה יותר של נושאי מטען מכיוון שהן מאפשרות כליאת אור באזורים פעילים של המכשיר בקנה מידה ננומטרי, ומספקות הגברה יוצאת דופן של אור בממשק שבין מגע המתכת למוליך למחצה הסופג אור.כדי ליישם דגם ראשון של פולט טרה-הרץ פוטו-מוליך פלסמוני, יש להגדיר תחילה את אלקטרודות המגע הפלסמוניות בננו-קנה מידה באמצעות ליטוגרפיה של אלומה אלקטרונית, ולאחריה שיקוע מתכת ו-liftoff. לאחר מכן, שקיע שכבת בידוד של סיליקון דיאוקסיד באמצעות שיקוע כימי מאדיים מוגבר פלזמה (PECVD), וחרוץ את נתיבי המגע דרך שכבת הסיליקון דיאוקסיד באמצעות פוטו-ליטוגרפיה אופטית ואריזה (etching) יבשה בפלזמה. לבסוף, הגדר את האנטנות וקווי המתיחה (bias lines) באמצעות ליטוגרפיה אופטית, ולאחריה שיקוע מתכת ו-liftoff.כריסטופר ברי, סטודנט לתואר מתקדם מהמעבדה שלי, ידגים את הליך האפיון של ה-rahter. לאחר ייצור המדרג הפלסמוני, יש לארוז אותו ולאפיין אותו. ההתקנים מורכבים על עדשת סיליקון המחוברת לשייבה מאלומיניום ולאחר מכן ממוקמים על מתקן סיבוב.מקדמים במיקוד הדוק את קרן השאיבה האופטית מלייזר טיטניום-ספיר (titanium sapphire) במוד נעול אל השטח הפעיל של המכשיר. כווננו את תושבת הסיבוב כך ששדה החשמלי של השאיבה האופטית יהיה מאונך למדרגות הפלסמוניות, על מנת להשיג עירור יעיל של גלי פלסמה לפני-שטח. כעת, השתמשו במנתח הפרמטרי כדי להחיל בו-זמנית מתח ממתח (bias voltage) על המכשיר ולמדוד את הזרם החשמלי המושרה בו.הבטיחו יישור וקיטוב אופטימליים של משאבת הלייזר על ידי מקסימום של זרם הפוטו של ההתקן. כדי למדוד את הספק המוצא, השתמשו בקיצוץ אופטי (optical chopper) כדי למודל את קרן לייזר המשאבה בנעילת מודים (mode locked) הפוגעת בהתקן. חברו את המוצא של גלאי פירואלקטרי למגבר נעילה (lock-in amplifier).באמצעות תדר הייחוס של הקוצץ האופטי (optical chopper), השתמש בגלאי פירואלקטרי כדי למדוד את הספק המוצא של אב-הטיפוס של פולט התרא-הרץ הפלסמוני. התחל את האפיון הספקטרלי על ידי לקיחת קרן מלייזר טיטניום-ספיר (titanium sapphire) במצב נעול (mode locked), והשתמש במפליט קרן כדי לפצל אותה לקרן משאבה וקרן בדיקה; בצע מודולציה לקרן במסלול המשאבה באמצעות מודולטור אלקטרו-אופטי. מקד את קרן המשאבה על השטח הפעיל של הפולט הנבדק.כדי לייצר קרינת טרהרץ, יש למקד את קרן הטרהרץ הנוצרת באמצעות עדשה כדורית מפוליאתילן בנקודה שלפני מישור המוקד של קרן הטרהרץ, ולשלב אותה עם קרן הגשש האופטית באמצעות מסנן זכוכית מצופה אינדיום-בדיל-ה oxides (indium tin oxide). הרכיבו גביש סינק טלוריד בעובי של 1 mm על במה מסתובבת. מקמו זאת במוקד המשולב של הקרן האופטית וקרן הטרהרץ כדי לשנות את השיהוי בזמן בין הפולסים האופטיים ופולסי הטרהרץ האינטראקטיביים בגביש הסינק טלוריד. הכניסו קו השיהיה אופטי שניתן לשליטה במסלול הגשש האופטי באמצעות במה ליניארית ממונעת.השתמשו בלוחית חצי-גל במסלול קרן הבדיקה כדי לסובב את הקיטוב של הגשש האופטי כך שיהיה בזווית של 45 מעלות ביחס לכיוון קיטוב ה-ertz. לאחר מכן, השתמשו בלוחית רבע-גל לאחר גביש הצינק-טלוריד (zinc telluride) כדי להמיר את קיטוב הקרן האופטית לקיטוב מעגלי. לאחר מכן, פצלו את הקרן האופטית בעלת הקיטוב המעגלי לשני ענפים באמצעות מנסרת וולין (wallin prism).מדדו את הספק קרן האור בכל ענף באמצעות שני גלאים מאוזנים המחוברים למגבר נעילה (lock-in amplifier). לצורך בקרת הניסוי ואיסוף הנתונים, חברו את קו ההשהיה הממוטור והמגבר הנעילה למחשב המתוכנת להזיז את קו ההשהיה הממוטור באופן איטרטיבי.עצור וקרא את הנתונים מהמגבר מסוג lock-in. המגברים המוצגים כאן הם דוגמאות לפולטים קונבנציונליים (שמאלה) ופלסמוניים (ימינה) שיוצרו ונבחנו. ההבדל הוא שהפולט הפלסמוני כולל שני מדרגי מגע פלסמוניים בננו-קנה מידה בפתח הכניסה של אנטנת ה-bow tie, כפי שמוצג בתוספת מימין למקרה השכיח.קרן המשאבה האופטית מוקדה באופן הדוק על כל התקן שיוצר ומוקמת סמוך לאלקטרודת המגע של האנודה כדי למקסם את ההספק הקרין. אוריינטציית השדה החשמלי האופטי עבור כל התקן נבחרה אף היא כדי למקסם את ההספק הקרין. מסומן בכחול הספק קרינת ה-terahertz שנמדד מפולט ה-terahertz הפלסמוני כפונקציה של הספק קרן המשאבה האופטית.העקומה האדומה מייצגת את הפולט הקונבנציונלי; שימו לב שהציר האנכי הוא לוגריתמי. התמונה המוכנסת משתמשת באותה סכימת צבעים כדי להציג את זרם הפוטו כפונקציה של הספק השאיבה האופטי. השיפור המשמעותי בהספק הקרינה נובע מרמות זרם פוטו גבוהות יותר הנוצרות בעת שימוש באלקטרודות מגע פלסמוניות.כאן, הספק קרינת ה-terahertz שנמדד מוצג כפונקציה של זרם הפוטו-אספתו עבור מתחי הסטה והספקי משאבה אופטית שונים. שוב, הכחול מתייחס לפולט הפלסמוני והאדום לפולט הקונבנציונלי. כל נקודות הנתונים הותאמו בעזרת עקומות לאותו קו בעל שיפוע של שניים.דבר זה מאשר את התלות הריבועית של הספק הקרינה בזרם הפוטו-מושרה ואת העובדה שכל תנאי ההפעלה ומאפייני האנטנה זהים עבור שני הפולטים. הגברת הספק ה-Hertz, המוגדרת כיחס בין הספק ה-Hertz הנפלט על ידי פולט ה-Hertz הפלסמוני לזה של פולט ה-Hertz הקונבנציונלי, מוצגת כאן כפונקציה של מתח ההטיה עבור רמות שונות של הספק משאבה אופטית; ברמות נמוכות של הספק משאבה אופטית ובמתח הטיה של 30 volts נצפו גורמי הגברה של הספק הפלט של עד 50. גורם ההגברה פוחת מעט ברמות גבוהות יותר של הספק משאבה אופטית ובמתחים גבוהים יותר.ניתן להסביר זאת באמצעות אפקט סינוך הנושאים, אשר אמור להשפיע יותר על המוליך האור-פלסמוני כיוון שהוא מייצר זרם פוטו-אלקטרי רב יותר ומפריד מספר רב יותר של זוגות אלקטרון-חור. גרף זה מציג את ההספק הקרינה במישור הזמן מהפולט הפוטו-מוליך הפלסמוני. הוא נמדד בתגובה לפולס אופטי של 200 femtosecond מלייזר טיטניום-ספיר עם נעילת מצבים (mode locked), בעל אורך גל מרכזי של 800 nanometer וקצב חזרות של 76 megahertz.ההספק הקרינה במישור התדר מראה שיאים סביב 0.35 ertz ו-0.55 ertz הקשורים לשיאי התהודה של אנטנת ה-bow tie. השיא סביב 0.1 terahertz קשור לשיא התהודה של אנטנת הדיפול הנוצרת מקווי ההזינה של אנטנת ה-bow tie. בסרטון זה, אנו מציגים טכניקה חדשנית ליצירת קרינת rah Hz פוטו-מוליכה המשתמשת בתצורת אלקטרודת מגע פלסמונית כדי לשפר את יעילות ההמרה מאור ל-rah Hz בשני סדרי גודל.העלייה המשמעותית בהספק קרינת ה-rah Hz מהפולט הפלסמוני פוטו-מוליך המוצג היא בעלת ערך רב עבור מערכות עתידיות של ספקטרומטרייה וספקטרוסקופיית דימות טרהרץ ברגישות גבוהה לזיהוי כימי מתקדם, דימות רפואי, חישוש ביולוגי, אסטרונומיה, סריקת אבטחה ואפיון חומרים.

design-fabrication-experimental-characterization-plasmonic

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

סיליקון polycrystalline סרט דק תאים סולריים על זכוכית מיוצרים על ידי הפקדת שכבות בורון וזרחן סיליקון מסוממים ואחריו פסיבציה, פגם גבישים ו metallisation. Plasmonic אור השמנה הוא הציג על ידי יצירת חלקיקים שמייצרת חברת על משטח סיליקון תא כתרים עם רפלקטור מתפזרת וכתוצאה מכך שיפור ~ פוטוני 45%.

סיליקון polycrystalline תאים סולאריים סרט דק עם plasmonic משופרת אור השמנה

Metamaterials בתדרי terahertz להציע הזדמנויות ייחודיות, אבל הם מאתגרים לפברק בתפזורת. אנחנו מתאימים את הליך הייצור לסיבים אופטיים פולימר microstructured בזול כדי להמציא metamaterials פוטנציאל בקנה מידה תעשייתי. אנו מייצרים סיבי polymethylmethacrylate המכילים ~ 10 חוטי אינדיום קוטר מיקרומטר מופרדים על ידי ~ 100 מיקרומטר, שמציג תגובת plasmonic terahertz.

Metamaterials בודה בשיטת ציור הסיבים

ההליך ליישום חיישן שביר לתדרי terahertz מבוססים על גיאומטרית מוליך גל חורצת מקבילת צלחת מתואר כאן. השיטה מניבה מדידה של מקדם השבירה של נפח קטן של נוזל דרך ניטור של השינוי בתדר התהודה של מבנה מוליך...

חישת Terahertz Microfluidic באמצעות חיישן מוליך גל מקביל צלחת

פרוטוקול זה מתאר את הסימולציה, הייצור והאפיון של בולמי metamaterial THz. בולמים כאלה, כאשר יחד עם חיישן מתאים, יש יישומים בTHz הדמיה וספקטרוסקופיה.

סימולציה, ייצור ואפיון של בולמי metamaterial THz

ננו-חוטי כסף יכולים להעביר בו זמנית אלקטרונים ומידע אופטי בצורה של פלזמונים על פני השטח. מתואר כאן נוהל למימוש מעגלים משותפים כאלה והמגבלות בהפצת שני נושאי המידע מוערכות.

הערכת הובלה פלזמונית בננו-חוטי כסף נושאי זרם

מודגם ייצור סורגים בעלי ניגודיות גבוהה כאלמנט מפזר הספקטרום המקביל במערכת פוטו-וולטאית מרוכזת. מתוארים תהליכי ייצור הכוללים ליתוגרפיה של ננו-טביעה, התזת TiO2 ותחריט יונים תגובתי. תוצאות מדידת השתקפות משמשות לאפיון הביצועים האופטיים.

המצאה של Gratings ניגודיות הגבוה לפיצול הספקטרום Dispersive האלמנט במערכת פוטוולטאית מרוכזת

פרוטוקול לסינתזה קולואידים של nanocubes כסף ייצור של אנטנות תיקון ננו plasmonic עם פערים תת-10 ננומטר מוצג.

סינתזה קולואיד של אנטנות Nanopatch עבור יישומים plasmonics ו Nanophotonics

פרוטוקול עבור בעיצוב הייצור של מהוד טבעת פיצול מבוסס nanopillar רומן (SRR) מוצג.

המצאה של מהודי טבעת פיצול Nanopillar מבוסס על התזוזה נוכחית מתווכת רזוננסים ב Metamaterials Terahertz

אנחנו מדגימים הזיוף של מערכים nanocup זהב תקופתיים באמצעות טכניקות ליטוגרפית colloidal ולדון את החשיבות של סרטים nanoplasmonic.

ייצור של מערכים Nanocup זהב תקופתיים באמצעות Colloidal ליתוגרפיה

פרוטוקול זה מתאר את אינסטרומנטציה עבור קביעת את עירור ו צימוד המחירים בין פולטי אור פלזמון משטח דמוי בלוך polaritons הנובעים מערכים תקופתיים.

הנחישות של עירור, צימוד המחירים בין פולטי אור פלזמון משטח Polaritons

מוצג כאן הוא פרוטוקול לסינתזה של כסף פלדיום (Ag-Pd) חלקיקי מסגסוגת (NPs) נתמך על ZrO2 (Ag-Pd / ZrO2). מערכת זו מאפשרת קצירת אנרגיה מהקרנת אור נראה כדי להאיץ ולשלוט טרנספורמציות מולקולריות. זה מאויר על ידי הפחתת nitrobenzene תחת הקרנה קלה מזורז על ידי Ag-Pd / ZrO2 NPs.

הכנת חלקיקי כסף-פלדיום לסגסוגת עבור קטליזה פלסמונית תחת תאורת אור גלוי

חקור שיטה לייצור קרינת טרה-הרץ באמצעות פולטים פוטו-מוליכים פלסמוניים. השיטה משפרת את עוצמת הקרינה ויעילות ההמרה בשני סדרי גודל בהשוואה לפולטים קונבנציונליים.

עיצוב, ייצור, וניסויית אפיון של פולטי Terahertz פוטו Plasmonic

גלה סרטונים נוספים