Name: Fabbricazione di Nanopillar-Based Split Ring risonatori di corrente di spostamento mediata Risonanze a Terahertz metamateriali (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 28 s
Description: Scopri la fabbricazione di risonatori ad anello spezzato basati su nanopilastri d'oro con elettrodeposizione e deposizione a strato atomico. Questo metodo migliora il fattore di qualità fino a 450 per applicazioni terahertz.

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Questo materiale si basa su lavoro sostenuto da un fondo di start-up presso l&#39;Università del Minnesota, Twin Cities. Alcune parti di questo lavoro sono state effettuate nella caratterizzazione strumento, Università del Minnesota, un membro del NSF-finanziato Materials Research Servizi di rete (www.mrfn.org) tramite il programma MRSEC. Una porzione di questo lavoro è stata effettuata anche nel Minnesota Nano Center che riceve supporto parziale dal NSF attraverso il programma NNCI.

Attenzione: Molti dei prodotti chimici utilizzati in queste sintesi sono tossici, altamente infiammabile, e possono causare irritazione e danno d&#39;organo grave quando viene toccato o inalato. Si prega di indossare dispositivi di protezione adeguati (DPI) durante la manipolazione. 1. Preparazione del primo strato di oro (Au) Nanopillar Arrays (Figura 2a-c e Figura 2e-g) <ol><li> Preparazione di rame (Cu) strati seme per Au galvanica (Figura 2a, b e figura 2e, f) <ol><li> Utilizzare un wafer 4 &quot;silicio ad alta resistività (Si). (Resistività 560 - 840 Ω · cm) come substrato Il wafer di Si è di tipo N drogato e levigata su un lato (figura 2a, e). </li><li> Tagliare il Si wafer in 2 cm × 2,5 cm pezzi per un uso successivo. </li><li> Depositare uno strato 5 nm di cromo (Cr) sul campione Si utilizza un fascio elettronico (E-beam) processo di evaporazione come uno strato di adesione tra il Si e Cu. </li><li> Depositare uno strato di Cu 10 nm sulla parte superiore dello strato di Cr esistente utilizzando unE-beam processo di evaporazione come strato seme per Au elettrodeposizione (Figura 2b, f). </li></ol></li><li> Galvanotecnica la matrice nanopillar Au (Figura 2c, g) <ol><li> Patterning la matrice nanopillar <ol><li> Spin cappotto fotosensibile sul campione preparato nella sezione 1.1 a 2.000 rpm per 60 s. </li><li> Cuocere il campione su una piastra calda a 115 ° C per 60 s. </li><li> Esporre fotoresist sotto ultravioletta (UV) -luce (potenza di ~ 15 mW / cm 2) con una fotomaschera Cr che contiene migliaia di modelli nanopillar per 22 s. </li><li> Sviluppare con uno sviluppatore per 90 s con agitazione. </li><li> Lavare il campione con acqua deionizzata (DI) e asciugarsi il campione con un fucile ad aria. </li></ol></li><li> Galvanotecnica la matrice nanopillar Au <ol><li> Rimuovere la sezione superiore del fotoresist sul campione con acetone per esporre lo strato di base Cu collegamento dell&#39;elettrodo. </li><li> Collegare il sample (Cu strato di base) al terminale negativo di un metro sorgente utilizzando un morsetto e un filo. In questo caso, il campione è l&#39;anodo durante il processo di elettrodeposizione. </li><li> Collegare un pezzo di platino (Pt) rivestito Si (stesse dimensioni del campione) al terminale positivo del contatore sorgente. Il Pt è il catodo durante il processo di elettrodeposizione. </li><li> Immergere sia il catodo Pt e Cu anodo nella soluzione elettrolitica Au. Mantenere i due elettrodi di fronte all&#39;altro, con una distanza di ~ 1 cm. </li><li> Accendere il misuratore di origine e fornire una tensione costante di 1.12 V. placcare Au sul campione per 8 minuti (velocità di deposizione: ~ 100 nm / min). </li><li> Lavare il campione con acqua DI, seguita da acetone per rimuovere il photoresist. </li><li> Sciacquare nuovamente il campione con acqua deionizzata e piega con un fucile ad aria. </li><li> Controllare il elettrolitico Au matrice nanopillar sotto un microscopio. </li><li> Misurare lo spessore dei nanopillars Au con un profilometro (Lo spessore delAu nanopillars è ~ 800 nm). NOTA: corrente costante di set-up può essere utilizzato anche per placcare Au nanopillars. In entrambi tensione costante e corrente costante assetti, l&#39;ideale corrente e tensione utilizzata per Au elettrolitica può essere realizzato per tentativi. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. Creazione di nano-gap tra Au Nanopillars (Figura 2d, h) <ol><li> La rimozione di strati di Cr e Cu <ol><li> Immergere il campione in Cu mordenzante finché il colore Cu scompare. </li><li> Lavare il campione con acqua deionizzata e piega con un fucile ad aria. </li><li> Controllare i nanopillars Au sotto un microscopio. </li><li> Immergere il campione in Cr maschera mordenzante per 10 s. </li><li> Lavare il campione con acqua deionizzata e piega con un fucile ad aria. </li><li> Controllare i nanopillars Au sotto un microscopio. </li></ol></li><li> Fabbricazione di ossido di alluminio nano-scala (Al 2 O 3) lacune <ol><li> Riscaldare il cham sistema ALDBER a 200 ° C. </li><li> Porre il campione nel centro della camera. </li><li> Pump down la camera a vuoto e impostare il numero di cicli a 100 (velocità di deposizione: ~ 1 A / ciclo). </li><li> Sequenziale e alternativamente impulsi trimetilalluminio gas (TMA) con un periodo di tempo di 0.015 s e acqua (H 2 O) vapore con un periodo di 0.015 s nella camera di depositare uniformemente Al 2 O 3 strati sul campione. Il divario di tempo tra ogni impulso è di 5 s. La pressione della camera durante impulso TMA è di 10 Torr e la pressione durante H 2 O impulso vapore è 2 Torr. </li><li> Spurgo e aspirare la camera tra ogni ciclo di deposizione. Deposito Al 2 O 3 per 100 cicli e togliere il campione dalla camera. </li><li> Misurare lo spessore della ALD Al 2 O 3 con ellissometro. </li></ol></li></ol> 3. Preparazione del secondo strato di Au Thin Film (Figura 2i-l e Figura 2m-p) <ol><li> Preparazione di strati di semi Cu per Au elettrodeposizione (Figura 2i, m) <ol><li> Porre il campione nel centro di un portacampioni evaporatore a fascio. </li><li> Spegnere la rotazione del campione nell&#39;evaporatore a fascio. </li><li> Depositare uno strato di Cr 5 nm sul campione di agire come uno strato di adesione tra Al 2 O 3 e Cu. Utilizzare un processo di evaporazione e-beam senza rotazione del campione. </li><li> Cassetta 10 nm Cu sulla parte superiore dello strato Cr esistente utilizzando un processo di evaporazione a fascio senza rotazione campione come strato seme per Au elettrodeposizione. </li></ol></li><li> Galvanotecnica il film sottile di Au (Figura 2j, n) <ol><li> Collegare il campione (Cu strato di base) al terminale negativo del contatore sorgente utilizzando un morsetto e un filo. In questo caso, il campione è l&#39;anodo durante il processo di elettrodeposizione. </li><li> Collegare il catodo Pt al terminale positivo del contatore sorgente. </li><li> Immergere sia il catodo di Pt e Cu Anode nella soluzione elettrolitica Au. Mantenere i due elettrodi di fronte all&#39;altro, con una distanza di ~ 1 cm. </li><li> Accendere il misuratore di origine e creare tensione costante di 1,35 V e placcare Au sul campione per 16 min. </li><li> Lavare il campione con acqua deionizzata e piega con un fucile ad aria. </li><li> Ispezionare la elettrolitico Au e il già elettrolitico Au serie nanopillar sotto un microscopio. </li><li> Misurare lo spessore dei nanopillars Au con un profilometro (Spessore delle nanopillars Au è ~ 400 nm). NOTA: Simile alla elettrodeposizione Au nella sezione 1.2.2, corrente costante set-up può essere utilizzato anche per placcare Au film sottile. In entrambi tensione costante e corrente costante assetti, l&#39;ideale corrente e tensione utilizzata per Au elettrolitica può essere realizzato per tentativi. </li></ol></li><li> La rimozione di Cr e Cu strati (figura 2k, O) <ol><li> Immergere il campione in Cu mordenzante per 10 s. </li><li> Lavare il campione con acqua deionizzata und piega con un fucile ad aria. </li><li> Controllare i nanopillars Au sotto un microscopio. </li><li> Immergere il campione in Cr maschera mordenzante per 10 s. </li><li> Lavare il campione con acqua deionizzata e piega con un fucile ad aria. </li><li> Controllare i nanopillars Au sotto un microscopio. NOTA: In alternativa, immergere il campione in soluzione di elettroplaccatura Au nuovo per depositare uno strato supplementare di Au sopra il secondo strato elettrolitico Au dopo la rimozione di Cr e Cu (passo 3.3). Questo ulteriore livello Au aumenta lo spessore totale del secondo strato di Au e assicura un buon contatto tra lo strato di Au e lo strato di Al 2 O 3 (Figura 2i, p). </li></ol></li></ol> 4. Definizione di C-figura SRR (Figura 2q-s e Figura 2u-w) <ol><li> Patterning la SRR C-forma (Figura 2q, u) <ol><li> Spin cappotto fotoresist sul campione a 2.000 rpm per 60 s. </li><li> Cuocere il campione sulla piastra calda di 115 ° C per 60 s. </li><li&gt; Exposé fotosensibile ai raggi UV (potenza di ~ 15 mW / cm 2) con un fotomaschera Cr per 22 s. </li><li> Sviluppare con uno sviluppatore per 90 s con agitazione. </li><li> Lavare il campione con acqua deionizzata e asciugarsi il campione con un fucile ad aria. </li></ol></li><li> Definizione C-forma con mulino di ioni (Figura 2R, V e figura 2s, w) <ol><li> Fissare il campione su un supporto del campione mulino ionico usando del nastro biadesivo conduttivo Cu. </li><li> Raffreddare la camera del mulino di ioni a 6 ° C. </li><li> Ion fresare il campione con una tensione fascio di 300 V e una corrente di fascio di 125 mA per ~ 30 min. </li><li> Estrarre il campione e ispezionare i nanopillars Au fuori del C-forma. </li><li> Ripetere il passaggio 4.2.3 e 4.2.4 se Au è ancora visibile al di fuori del C-forma. </li><li> Sonicare il campione in acetone per rimuovere il fotoresist. </li><li> Lavare il campione con acqua deionizzata e piega con un fucile ad aria. </li><li> Controllare il campione al microscopio. </li><li> Ripetere il passaggio 4.2.6 e 4.2.7 se photoresist non è completamente rimosso. NOTA: In alternativa, applicare ossigeno resiste ammorbidire passi per la fotosensibile prima di rimuovere il fotoresist. Tuttavia, un bagno di sonicazione è il metodo più efficace per rimuovere photoresist se applicabile. </li></ol></li></ol> 5. Rimozione di Al 2 O 3 per Air Nano-gap (figura 2t, x) <ol><li> Immergere il campione in soluzione al 5% di fluoruro di idrogeno (HF) per 5 minuti per rimuovere Al 2 O 3. </li><li> Lavare il campione con acqua deionizzata e piega con un fucile ad aria. </li></ol>

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</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Questa tecnica di fabbricazione ha vantaggi significativi per la creazione di strutture su scala nanometrica rispetto ai metodi esistenti quali la litografia e-beam e di auto-assemblaggio. In primo luogo, le strutture nano-scala possono essere realizzati su una vasta area (un intero wafer) con una fotomaschera che dispone di array nanopillar, che non è pratico con un processo di litografia e-beam. In secondo luogo, il processo di fabbricazione utilizza un processo di fabbricazione tradizionale scala wafer micro, che è m...

Terahertz (THz) metamaterials (MMS) sono stati sviluppati per sensori e dispositivi 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 frequenza agile biomediche. Al fine di migliorare la sensibilità e la frequenza selettività dei THz sensori MM, un nanopillar-based anello elastico risonatore (SRR) è stato progettato utilizzando corrente di spostamento generato all&#39;interno di oro (Au) array nanopillar per eccitare risonanze THz con fattori di altissima qualità ( Q-fattori) (~ 450) (Figura 1) 12. Anche se SRR nanopillar basata mostrano Q-fattori alti e le capacità di rilevamento promettenti, fabbricazione di tale nanostructures con proporzioni elevate (più di 40) e le lacune su scala nanometrica (sub-10 nm) su una vasta area rimane difficile 13. La tecnica più comunemente usata per fabbricare strutture su scala nanometrica è a fascio elettronico litografia (EBL) 14, 15, 16, 17. Tuttavia, la risoluzione di EBL è ancora limitato a causa della dimensione del punto del fascio, scattering di elettroni, proprietà del resist, e il processo di sviluppo 18, 19. Inoltre, non è pratico per fabbricare nanostrutture utilizzando EBL su una vasta area a causa di un tempo di processo lento e ampio processo costa 20. Un&#39;altra strategia per raggiungere nanostrutture è usare una tecnica di auto-assemblaggio 21, 22. Con nanocubi metallo autoassemblanti (NC) in una soluzione e utilizing l&#39;interazione elettrostatica e l&#39;associazione di ligandi di polimeri tra NC, un ben organizzato serie NC unidimensionale con le lacune nano-scala può essere raggiunto 23. Le dimensioni nano-gap dipende leganti polimerici tra le NC e può essere controllata applicando diversi materiali polimerici con diversi pesi molecolari 24, 25, 26. Auto-assemblaggio è una tecnica potente per ottenere scalabili e convenienti nanostrutture 23. Tuttavia, il processo di fabbricazione è più complicato rispetto ai processi di micro e nano fabbricazione convenzionali e il controllo di dimensioni nano-gap non è sufficientemente preciso per applicazioni del dispositivo elettronico. Al fine di realizzare con successo SRR nanopillar-based, un metodo di fabbricazione romanzo dovrebbe essere inventato per raggiungere i seguenti obiettivi: i) il processo di fabbricazione è di facile applicazione ed è compatibile con la convenzioneAl micro e nano fabbricazione processi; ii) la fabbricazione su una vasta area è applicabile; iii) dimensioni nano-gap possono essere facilmente e precisamente controllati con una risoluzione di 0,1 nm e possono essere scalati fino a 10 nm o meno. Un metodo di fabbricazione romanzo è dimostrata utilizzando la combinazione di un processo di elettrodeposizione e un processo atomico deposizione di strati (ALD) per fabbricare SRR nanopillar-based. Poiché elettroplaccatura è un processo di auto-riempimento con basso costo, è facile fabbricare strutture su una vasta area. ALD è un processo di deposizione chimica in fase vapore (CVD) che può essere controllata in modo preciso dal ciclo di reazione durante il processo. La risoluzione del film sottile ALD può essere di 0,1 nm, e il film sottile è uniformemente rivestita con una qualità elevata, che è adatto per creare pause nano-scala 27, 28. Nanopillar a base di serie SRR con 10 lacune nm o inferiori, può essere fabbricato con successo su una superficie di 6 mm × 6 mm. sia sGli spettri di trasmissione THz imulated e misurati mostrano comportamenti risonanti con ultra-alto Q-fattori e grandi spostamenti di frequenza, il che dimostra la fattibilità delle SRR nanopillar basati mediate da corrente di spostamento. Il processo di fabbricazione dettagliato è descritto di seguito nella sezione del protocollo, e il protocollo video può aiutare i professionisti a comprendere il processo di fabbricazione ed evitare errori comuni associati con la realizzazione di SRR nanopillar-based.

<table><tbody><tr><td>Wafer di silicone</td><td>Siltronic AG</td><td>N/A</td> diametro <td>100 mm, tipo N, lucidatura su un lato, resistenza: 560-840 &Omega; e toro; cm</td></tr><tr><td>Cromo</td><td>Kurt J. Lesker Company</td><td>EVMCR35J</td><td>99,95%</td></tr><tr><td>rame</td> puro <td>Kurt J. Lesker Company</td><td>EVMCU40QXQJ</td><td>99,99% puro</td></tr><tr><td>E-Beam evaporatore System</td><td>Rocky Mountain Vacuum Tech.</td><td>N/A</td><td>RME-2000</td></tr><tr><td>S1813 Fotoresist positivo</td><td>Microposit</td><td>10018348</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Spinner</td><td>Migliori strumenti</td><td>S0114031123</td><td>SMART COATER 100</td></tr><tr><td>Allineatore</td><td>maschera Midas</td><td>MDA-400LJ</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Piastra riscaldante digitale</td><td>Thermo Scientific</td><td>HP131725</td><td>serie Super-Nuvoa, temperatura massima: 370 &deg; C</td></tr><tr><td>MF319 Sviluppatore</td><td>Microposit</td><td>10018042</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Fisher Chemical</td><td>A18P-4</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Alcool isopropilico</td><td>Fisher Chemical</td><td>A416-4</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Oro 25 ES RTU</td><td>Technic Inc.</td><td>391427</td><td>Misuratore di sorgente N / A</td></tr><tr><td></td><td>Keithley</td><td>A / A</td><td>2612 Sistema SourceMeter</td></tr><tr><td>Microscopio</td><td>Omax</td><td>NJF-120A</td><td>Profilo A / A</td></tr><tr><td>Profilometro</td><td>Tencor Instruments</td><td>N / A</td><td>Alpha-Step 200</td></tr><tr><td>APS Copper Etchant 100</td><td>Transfene Company, Inc.</td><td>N/A</td><td>N/A</td></tr><tr><td>CE-5 M Maschera di cromo Etchant</td><td>Transfene Company, Inc.</td><td>N/A</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Sistema di deposizione di strati atomici</td><td>Cambridge Nano Tech inc.</td><td>N/A</td><td>Serie Savannah</td></tr><tr><td>Ion Mill Etching System</td><td>Intlvac Film sottile</td><td>N/A</td><td>Nanoquest series</td></tr><tr><td>Pulitore ad ultrasuoni</td><td>Crest Ultrasonics</td><td>N/A</td><td>Powersonic series</td></tr><tr><td>Acido fluoridrico</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>244279</td><td>diluito al 5%</td></tr> <tr><td>Pistola a emissione di campo Microscopio elettronico a scansione</td><td>Jeol Ltd.</td><td>N/A</td><td>JEOL serie 6700</td></tr></tbody></table>

fabbricazione di nanopillar-based split ring risonatori di corrente di spostamento mediata risonanze a terahertz metamateriali

Fabrication of Nanopillar-Based Split Ring Resonators for Displacement Current Mediated Resonances in Terahertz Metamaterials

Terahertz (THz) anello spaccato risonatore (SRR) metamateriali (MMS) è stato studiato per il gas, chimica, e applicazioni di rilevamento biomolecolari perché la SRR non è influenzata dalle caratteristiche ambientali come la temperatura e la pressione che circonda il risonatore. La radiazione elettromagnetica in frequenze THz è biocompatibile, che è una condizione critica appositamente per l&#39;applicazione del rilevamento biomolecolare. Tuttavia, il fattore di qualità (Q-factor) e risposte in frequenza di tradizionale basato risonatore anello elastico a film sottile (SRR) MM sono molto bassi, il che limita la loro sensibilità e la selettività come sensori. In questo lavoro, nuovi MMS SRR nanopillar-based, che utilizza corrente di spostamento, sono progettati per migliorare il fattore Q fino a 450, che è circa 45 volte superiore a quella di MMS tradizionali basati su film sottile. Oltre alla maggiore fattore Q, i MM nanopillar basato inducono una grande spostamenti di frequenza (17 volte rispetto allo spostamento ottenuto dalla tradizioneal film sottile basati MM). A causa dei fattori Q significativamente migliorate e spostamenti di frequenza, nonché la struttura della radiazione biocompatibile, SRR nanopillar basato THz sono MMs ideali per lo sviluppo di sensori biomolecolari con elevata sensibilità e selettività senza indurre danni o distorsione biomateriali. Un processo di fabbricazione romanzo è stato dimostrato per costruire le SRR nanopillar-based per gli MMS THz corrente di spostamento mediate. A (Au) processo di elettrodeposizione in due fasi d&#39;oro e di un processo di deposizione di strati atomici (ALD) sono usati per creare le lacune sub-10 nm scala tra Au nanopillars. Poiché il processo ALD è un processo di rivestimento conforme, un ossido di alluminio uniforme (Al 2 O 3) strato di spessore scala nanometrica può essere raggiunto. In sequenza galvanica un altro film sottile Au per riempire gli spazi tra Al 2 O 3 e Au, un vicino ricco di Au-Al 2 O 3 -Au struttura con nano-scala di Al 2 O 3 lacune possono esserefabbricato. La dimensione dei nano-gap può essere ben definita controllando accuratamente i cicli di deposizione del processo ALD, che ha una precisione di 0,1 nm.

<html> Regimi Fabrication mostrano ogni passaggio (Figure 2a-x). Immagini ottiche (Figura 2A-AC) e le immagini al microscopio elettronico a scansione (SEM) (Figura 2ad-AG) sono stati raccolti per le SRR nanopillar-based a diverse fasi di fabbricazione. Animazioni (Figura 2a-c) illustrano il primo strato di galvanizzati nanopillars Au e il secondo strato di film Au elettrolitico nonché nano-vuoti creati tra loro. L...

Un protocollo per la progettazione e la realizzazione di un anello spaccato romanzo risonatore nanopillar-based (SRR) è presentato.

Fabbricazione di Nanopillar-Based Split Ring risonatori di corrente di spostamento mediata Risonanze a Terahertz metamateriali

Terahertz (THz) split ring resonator (SRR) metamaterials (MMs) has been studied for gas, chemical, and biomolecular sensing applications because the SRR ...

Questo protocollo utilizza metodi di elettrodeposizione dell'oro e di deposizione in strati atomici per creare nuovi metamateriali a risonatore ad anello diviso basati su nanopilastri, con lacune su scala nanometrica. Ogni risonatore ad anello diviso realizzato è composto da migliaia di nanopilastri d'oro ed è azionato da una corrente di spostamento attraverso le nanolacune tra di essi, la quale eccita risonanze terahertz. L'entità della corrente di spostamento è proporzionale alle dimensioni delle nanolacune.La dimensione dei nanointervalli può essere regolata modificando i cicli del processo di deposizione con strato atomico, il che determina variazioni nelle frequenze di risonanza e nell'ampiezza. È possibile ottenere un fattore di qualità migliorato di circa 450, che è 40 volte superiore al fattore di qualità di 11 ottenibile con risonatori a anello diviso basati su film sottile. Si può inoltre osservare uno spostamento di frequenza 17 volte maggiore rispetto a quello dei risonatori basati su film sottile.Sia gli spettri di trasmissione simulati che quelli misurati dimostrano che i metamateriali basati su nanopilastri sono candidati ideali per sensori ad alta sensibilità e dispositivi terahertz con frequenza agile. I risultati analitici ottenuti mediante microscopia elettronica a scansione mostrano il risonatore ad anello diviso basato su nanopilastri realizzato, due nanopilastri in oro adiacenti, nonché i gap in ossido di alluminio di 10 nanometri tra di essi. I risonatori ad anello diviso basati su nanopilastri contengono nanopilastri in oro e un gap in ossido di alluminio di 10 nanometri.Questa struttura eccita risonanze induttive e capacitive tramite corrente di spostamento. Forniscono maggiore energia ad essa, potenziando l'energia verso un elevato fattore di qualità e un ampio spostamento di frequenza. Grazie al valore elevato di Q e all'ampio spostamento di frequenza, il risonatore diviso basato su nanopilastri è adatto a diverse applicazioni, tra cui sensori biomedici e chimici, e dispositivi per la sintonizzazione della frequenza.Il principale vantaggio di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti, come la litografia con fascio di elettroni e l'autoassemblaggio, è che questo metodo combina un processo sequenziale di elettrodeposizione e la deposizione di strati atomici per realizzare strutture su scala nanometrica su un'ampia area, utilizzando esclusivamente un processo convenzionale di microfabbricazione. Il processo di fabbricazione è molto più rapido e semplice rispetto alla litografia con fascio di elettroni e all'autoassemblaggio. Strutture nano con elevato rapporto di aspetto possono essere facilmente create con dimensioni delle caratteristiche controllate con precisione.Prima, depositare uno strato promotore di adesione e uno strato seme su un substrato piatto. Successivamente, definire la geometria delle nanopilastre mediante litografia a fotoni ed elettrodeposizione. Rivestire uniformemente l'intera struttura con uno strato dielettrico su scala nanometrica, utilizzando la deposizione mediante strati atomici.Viene quindi depositato un secondo strato promotore di adesione e uno strato seme, seguito da una deposizione mediante elettrodeposizione. Infine, si crea un risonatore ad anello diviso di forma C rimuovendo parzialmente i nanopilastri e i nanointervalli dielettrici mediante fotolitografia e fresatura ionica. Successivamente, si rimuove la resist usando acetone in un bagno ad ultrasuoni.Iniziare la preparazione del substrato con una piastrina di silicio di quattro pollici ad alta resistività. Pulire la piastrina di silicio con acetone, alcol isopropilico e acqua deionizzata. Successivamente, asciugare con gas azoto.Utilizzare un evaporatore a fascio di elettroni per depositare uno strato promotore di adesione di cromo di cinque nanometri e uno strato seme di rame di 10 nanometri. Tagliare la wafer in pezzi di due centimetri per 2,5 centimetri. Successivamente, applicare per spin coating uno strato di due micrometri di photoresist S1813 a 2.000 giri al minuto per 60 secondi.Scaldare il substrato a 115 gradi Celsius per 60 secondi. A questo punto, esporre il fotoresist alla maschera di nanopilastri utilizzando un allineatore di maschere, con circa 15 milliwatt per centimetro quadrato di luce ultravioletta, per 22 secondi. La maschera di nanopilastri presenta array di nanopilastri di cinque millimetri per cinque millimetri.Sviluppare il fotoresist nel rivelatore MF-319 con agitazione, per 90 secondi. Risciacquare il campione con acqua deionizzata, quindi asciugarlo con gas azoto. Rimuovere la sezione superiore del fotoresist sul substrato utilizzando acetone per esporre lo strato seme di rame per il collegamento dell'elettrodo.Quindi, immergere il campione nella soluzione di elettrodeposizione dell'oro ed elettrodepositare uno strato d'oro di 800 nanometri per circa otto minuti. Rimuovere il fotoresistente utilizzando acetone. Risciacquare con acqua deionizzata e asciugare con gas azoto.Rimuovere lo strato di cromo e rame sulla superficie del campione immergendo il campione nell'incisione per cromo per 10 secondi, seguito dall'incisione per rame per 10 secondi. Rivestire ora uniformemente il campione con uno strato di ossido di alluminio di 10 nanometri utilizzando la deposizione in strati atomici. Utilizzare un evaporatore a fascio di elettroni per depositare un secondo strato promozionale di adesione di cromo di cinque nanometri, nonché un secondo strato seme di rame di 10 nanometri, sopra lo strato di ossido di alluminio di 10 nanometri.Immergere il campione nella soluzione per elettrodeposizione dell'oro per 16 minuti, al fine di elettrodepositare un film d'oro di 400 nanometri sul substrato. Applicare uno strato di 2 micrometri di fotoresist S1813 mediante spin coating a 2.000 giri al minuto per 60 secondi. Cuocere il substrato a 115 gradi Celsius per 60 secondi.Esporre il fotoresist alla maschera del risonatore ad anello diviso di forma C utilizzando un allineatore di maschere con una luce UV di circa 15 milliwatt per centimetro quadrato per 22 secondi. Sviluppare nel revelatore MF-319 per 90 secondi. Incidere le strutture esterne al pattern del fotoresist utilizzando un sistema di incisione a ioni per circa 30 minuti.Rimuovere il photoresist utilizzando acetone in un bagno ad ultrasuoni, quindi risciacquare il campione con acetone, alcol isopropilico e acqua deionizzata, ed essiccare con gas azoto. In alternativa, se si preferiscono nanointerstizi d'aria, immergere il campione in una soluzione al 5% di acido fluoridrico per cinque minuti, per rimuovere l'ossido di alluminio. Ispezionare i risonatori a anello diviso basati su nanopilastri mediante microscopio ottico.L'immagine ottica mostra due array di risonatori ad anello diviso basati su nanopilastri, ciascuno di cinque millimetri per cinque millimetri, su un substrato di silicone. L'immagine ingrandita al microscopio ottico mostra gli array di risonatori ad anello diviso a forma di C basati su nanopilastri. Nel dettaglio ingrandito di un singolo risonatore ad anello diviso è possibile osservare nanopilastri d'oro e nanointervalli di ossido di alluminio.I risultati analitici ottenuti mediante microscopia elettronica a scansione hanno inoltre mostrato il risonatore ad anello diviso basato su nanopilastri realizzato, costituito da due nanopilastri in oro adiacenti, nonché da interstizi in ossido di alluminio tra di essi. Sia gli interstizi di ossido di alluminio di cinque nanometri sia quelli di dieci nanometri possono essere facilmente realizzati controllando il numero di cicli del processo di deposizione atomica in strati di ossido di alluminio. Questi risultati dimostrano che questo processo di fabbricazione può produrre migliaia di risonatori ad anello diviso basati su nanopilastri su un substrato su larga scala.Il processo consente un controllo preciso delle dimensioni dei nanointervalli e può produrre facilmente nanostrutture con elevato rapporto di aspetto, rispetto alla litografia con fascio di elettroni e all'autoassemblaggio. I risonatori ad anello diviso basati su nanopilastri contengono migliaia di nanopilastri d'oro e intervalli su scala nanometrica. Le frequenze e le ampiezze di risonanza dei risonatori ad anello diviso basati su nanopilastri possono essere facilmente sintonizzate modificando le dimensioni dei nanointervalli, rendendoli adatti a diverse applicazioni, tra cui sensori biomedici e dispositivi con frequenza agile.Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come realizzare risonatori a anello diviso basati su nanopilastri d'oro utilizzando un processo di elettroplaccatura in due fasi e di deposizione atomica per creare intervalli nanometrici in ossido di alluminio tra i nanopilastri d'oro. È importante comprendere il principio di funzionamento del processo e scegliere i materiali e gli spessori corretti per ciascun materiale utilizzato nel processo.

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