Name: Fabricage van Nanopillar-Based Split Ring Resonators voor Displacement Current gemedieerde resonanties in Terahertz Metamaterials (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 28 s
Description: Leer de fabricage van nanopilaar-gebaseerde split-ring resonators voor terahertz metamaterialen met behulp van goudgalvanisatie en atomaire laagdepositie. Deze methode maakt resonanties met een kwaliteitsfactor van ongeveer 450 mogelijk.

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

Dit materiaal is gebaseerd op het werk ondersteund door een startersfonds aan de Universiteit van Minnesota, Twin Cities. Delen van deze werkzaamheden werden uitgevoerd in de karakterisering Facility, University of Minnesota, een lid van de NSF-gefinancierde Materials Research Facilities Network (www.mrfn.org) via het MRSEC programma. Een deel van dit werk werd ook in de Minnesota Nano Center, die gedeeltelijke steun ontvangt van de NSF door de NNCI programma.

Let op: Een aantal van de chemicaliën die worden gebruikt in deze syntheses zijn giftig, licht ontvlambaar en kan irritatie en ernstige schade aan organen veroorzaken bij aanraking of ingeademd. Draag geschikte persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM) bij het hanteren. 1. Bereiding van de eerste laag van goud (Au) Nanopillar Arrays (Figuur 2a-c en figuur 2e-g) <ol><li> Voorbereiding van de Koper (Cu) Seed lagen voor Au galvaniseren (Figuur 2a, b en figuur 2e, f) <ol><li> Gebruik een 4 &quot;hoge weerstand silicium (Si) wafer. (Weerstand: 560-840 Ω · cm) als substraat Si wafer N-type gedoteerd en gepolijst op één zijde (figuur 2a, e). </li><li> Snijd de Si wafer in 2 cm x 2,5 cm stukken voor later gebruik. </li><li> Deponeren een 5 nm chroom (Cr) laag op het Si monster met behulp van een elektronenbundel (E-beam) verdampingsproces als hechtlaag tussen de Si en Cu. </li><li> Stort een 10 nm Cu laag bovenop de bestaande Cr laag met behulp van eenE-beam verdampingsproces als het zaad laag voor Au galvaniseren (Figuur 2b, f). </li></ol></li><li> Electroplating de Au nanopillar array (figuur 2c, g) <ol><li> Patroonvorming van de nanopillar matrix <ol><li> Spin jas fotolak op het monster bereid in paragraaf 1.1 bij 2.000 tpm gedurende 60 s. </li><li> Bak het monster op een hete plaat bij 115 ° C gedurende 60 s. </li><li> Expose de fotoresist onder ultraviolet (UV) -licht (kracht van ~ 15 mW / cm2) met een Cr fotomasker dat duizenden nanopillar patronen bevat voor 22 s. </li><li> Ontwikkelen met een ontwikkelaar voor 90 s onder roeren. </li><li> Spoel het monster met gedeïoniseerd (DI) water en föhnen van het monster met een luchtpistool. </li></ol></li><li> Electroplating de Au nanopillar matrix <ol><li> Verwijder het bovenste gedeelte van de fotoresist op het monster met aceton om de Cu kiemlaag voor elektrodeaansluiting bloot. </li><li> Sluit de sample (Cu kiemlaag) met de negatieve klem van bron meter met een klem en een draad. In dit geval is het monster de anode tijdens het elektroplateringsproces. </li><li> Sluit dan eerst een platina (Pt) beklede Si (hetzelfde formaat als het monster) aan de positieve pool van de bron meter. De Pt is de kathode bij het elektrolytische proces. </li><li> Dompel zowel de Pt kathode en anode Cu in de Au elektrolytische oplossing. Houd de twee elektrodes tegenover elkaar met een afstand van 1 cm ~. </li><li> Schakel de bron meter en leveren een constante spanning van 1,12 V. Electroplate Au van het monster voor 8 min (depositie tarief: ~ 100 nm / min). </li><li> Spoel het met DI-water, gevolgd door aceton de fotolak verwijderd. </li><li> Spoel het monster met DI-water opnieuw en föhnen met een luchtpistool. </li><li> Inspecteer de gegalvaniseerde Au nanopillar-array onder een microscoop. </li><li> Meet de dikte van de Au Nanopilaren met een profilometer (de dikte van deAu Nanopilaren is ~ 800 nm). LET OP: Constant huidige set-up kan ook worden gebruikt om Au Nanopilaren galvaniseren. In zowel de constante spanning en constante stroom set-ups, kan de ideale stroom en spanning gebruikt voor Au galvaniseren worden bereikt door trial and error. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. Het creëren van nano-kloof tussen Au Nanopilaren (figuur 2d, h) <ol><li> Verwijdering van Cr en Cu lagen <ol><li> Dompel het monster in Cu etsmiddel tot de Cu kleur verdwijnt. </li><li> Spoel het monster met DI-water en föhnen met een luchtpistool. </li><li> Inspecteer de Au Nanopilaren onder een microscoop. </li><li> Dompel het monster in Cr masker etsmiddel gedurende 10 s. </li><li> Spoel het monster met DI-water en föhnen met een luchtpistool. </li><li> Inspecteer de Au Nanopilaren onder een microscoop. </li></ol></li><li> Fabricage van nano-schaal aluminiumoxide (Al 2 O 3) hiaten <ol><li> Verhit de ALD-systeem chamber tot 200 ° C. </li><li> Het monster wordt in het midden van de kamer. </li><li> Pump down de kamer om een ​​vacuüm en stel het aantal cycli tot 100 (depositie tarief: ~ 1 Å / cyclus). </li><li> Opeenvolgend en afwisselend pulseren trimethylaluminium (TMA) gas met een periode van 0,015 s en water (H2O) damp met een periode van 0,015 s in de kamer gelijkmatig storten Al 2 O 3 lagen op het monster. De tijd tussen elke puls is 5 s. De druk in de verbrandingskamer tijdens TMA puls 10 Torr en de druk tijdens H 2 O damp puls 2 Torr. </li><li> Zuiveren en stofzuigen de kamer tussen elke cyclus van de afzetting. Borg Al 2 O 3 voor 100 cycli en neem het monster uit de kamer. </li><li> Meet de dikte van de ALD Al 2 O 3 met een ellipsometer. </li></ol></li></ol> 3. Bereiding van de tweede laag van een Au dunne film (figuur 2i-l en figuur 2m-p) <ol><li> Bereiding van Cu Seed lagen voor Au galvaniseren (figuur 2i, m) <ol><li> Het monster wordt in het centrum van een E-beam verdamper monsterhouder. </li><li> Schakel de rotatie van het monster in de elektronenbundel verdamper. </li><li> Deponeren een 5 nm Cr laag op het monster om als hechtlaag tussen Al 2 O 3 en Cu. Gebruik een e-beam verdampingsproces zonder monster rotatie. </li><li> Borg 10 nm Cu bovenop de bestaande Cr-laag met een elektronenbundel verdampingsproces monster zonder draaiing als de basislaag Au galvaniseren. </li></ol></li><li> Electroplating de Au dunne film (figuur 2j, n) <ol><li> Sluit het monster (Cu kiemlaag) met de negatieve pool van de bron meter met een klem en een draad. In dit geval is het monster de anode tijdens het elektroplateringsproces. </li><li> Sluit de Pt kathode naar de positieve pool van de bron meter. </li><li> Dompel zowel de Pt kathode en Cu anode in het Au elektrolytische oplossing. Houd de twee elektrodes tegenover elkaar met een afstand van 1 cm ~. </li><li> Schakel de bron meter en het opzetten van een constante spanning van 1,35 V en galvaniseren Au van het monster voor 16 min. </li><li> Spoel het monster met DI-water en föhnen met een luchtpistool. </li><li> Inspecteer de gegalvaniseerde Au en de eerder gegalvaniseerde Au nanopillar-array onder een microscoop. </li><li> Meet de dikte van de Au Nanopilaren met een profilometer (dikte van de Au Nanopilaren is ~ 400 nm). LET OP: Net als bij de Au galvaniseren in paragraaf 1.2.2, kan constante stroom set-up ook worden gebruikt voor het galvaniseren Au dunne film. In zowel de constante spanning en constante stroom set-ups, kan de ideale stroom en spanning gebruikt voor Au galvaniseren worden bereikt door trial and error. </li></ol></li><li> Verwijdering van Cr en Cu lagen (figuur 2k, o) <ol><li> Dompel het monster in Cu etsmiddel gedurende 10 s. </li><li> Spoel het monster met DI-water eend föhnen met een luchtpistool. </li><li> Inspecteer de Au Nanopilaren onder een microscoop. </li><li> Dompel het monster in Cr masker etsmiddel gedurende 10 s. </li><li> Spoel het monster met DI-water en föhnen met een luchtpistool. </li><li> Inspecteer de Au Nanopilaren onder een microscoop. OPMERKING: U onderdompelen monster Au elektrolytische oplossing nogmaals een extra Au bovenop de tweede gegalvaniseerde laag Au deponeren na verwijdering van Cr en Cu (stap 3,3). Deze extra goudlaag verhoogt de totale dikte van de tweede laag Au en zorgt voor een goed contact tussen de goudlaag en Al 2 O 3 laag (figuur 2i, p). </li></ol></li></ol> 4. Definitie van C-vorm SRR (figuur 2q-s en figuur 2u-w) <ol><li> Patroonvorming van de C-vormige SRR (figuur 2q, u) <ol><li> Spin jas een fotolak op het monster bij 2000 rpm gedurende 60 s. </li><li> Bak het monster op hete plaat van 115 ° C gedurende 60 s. </li><li&gt; Expose fotolak onder UV-licht (kracht van ~ 15 mW / cm2) met een Cr fotomasker voor 22 s. </li><li> Ontwikkelen met een ontwikkelaar voor 90 s onder roeren. </li><li> Spoel het monster met DI-water en föhnen van het monster met een luchtpistool. </li></ol></li><li> C-vorm definitie met behulp van ion molen (figuur 2r, v en figuur 2s, w) <ol><li> Bevestig het monster op een ion molen monsterhouder met dubbelzijdig Cu geleidende tape. </li><li> Afkoelen het ion molen kamer tot 6 ° C. </li><li> Ion molen van het monster met een straal spanning van 300 V en een straalstroom van 125 mA gedurende ~ 30 minuten. </li><li> Neem het monster en inspecteer de Au Nanopilaren buiten de C-vorm. </li><li> Herhaal stap 4.2.3 en 4.2.4 als Au is nog steeds zichtbaar buiten de C-vorm. </li><li> Ultrasone trillingen het monster in aceton om de fotoresist te verwijderen. </li><li> Spoel het monster met DI-water en föhnen met een luchtpistool. </li><li> Inspecteer het monster onder een microscoop. </li><li> Herhaal stap 4.2.6 en 4.2.7 als fotoresist niet volledig verwijderd. LET OP: Als alternatief, gelden zuurstof weerstaan ​​verzachtende maatregelen om de fotoresist voor het verwijderen van de fotoresist. Echter, een sonicatie bad is de meest effectieve methode om fotoresist verwijderd indien van toepassing. </li></ol></li></ol> 5. Verwijdering van Al 2 O 3 voor Air Nano-gaps (figuur 2t, x) <ol><li> Dompel het monster in 5% waterstoffluoride (HF) oplossing voor 5 min naar Al 2 O 3 te verwijderen. </li><li> Spoel het monster met DI-water en föhnen met een luchtpistool. </li></ol>

<ol><li>Xu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+visible-infrared+metamaterials+and+their+applications+in+highly+sensitive+chemical+and+biological+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Flexible visible-infrared metamaterials and their applications in highly sensitive chemical and biological sensing.</a> Nano Lett. 11 (8), 3232-3238 (2011).</li>
<li>Singh, R., Cao, W., Al-Naib, I., Cong, L., Withayachumnankul, W., Zhang, W. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4895595?journalCode=apl">Ultrasensitive terahertz sensing with high-Q Fano resonances in metasurfaces.</a> Appl. Phys. Lett. 105 (17), 171101(2014).</li>
<li>Torun, H., Top, F. C., Dundar, G., Yalcinkaya, A. <a target="_blank" href="http://esaki.ee.boun.edu.tr/~torun/docs/torun_jap2014.pdf">An antenna-coupled split-ring resonator for biosensing.</a> J. Appl. Phys. 116 (12), 124701(2014).</li>
<li>Chen, T., Li, S., Sun, H. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/228071785_Metamaterials_Application_in_Sensing">Metamaterials application in sensing.</a> Sensors. 12 (3), 2742-2765 (2012).</li>
<li>Jaruwongrungsee, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705815022584">Microfluidic-based Split-Ring-Resonator Sensor for Real-time and Label-free Biosensing.</a> Procedia Eng. 120, 163-166 (2015).</li>
<li>Han, J., Lakhtakia, A. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/09500340802621785">Semiconductor split-ring resonators for thermally tunable terahertz metamaterials.</a> J. Mod. Optic. 56 (4), 554-557 (2009).</li>
<li>Melik, R., Unal, E., Perkgoz, N. K., Puttlitz, C., Demir, H. V. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.3250175?journalCode=apl">Flexible metamaterials for wireless strain sensing.</a> Appl. Phys. Lett. 95 (18), 181105(2009).</li>
<li>Naqui, J., Durán-Sindreu, M., Martín, F. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3478810/">Alignment and position sensors based on split ring resonators.</a> Sensors. 12 (9), 11790-11797 (2012).</li>
<li>Chiam, S., Singh, R., Gu, J., Han, J., Zhang, W., Bettiol, A. A. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.3079419?journalCode=apl">Increased frequency shifts in high aspect ratio terahertz split ring resonators.</a> Appl. Phys. Lett. 94 (6), 064102(2009).</li>
<li>Gil, I., et al. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/1344892/">Varactor-loaded split ring resonators for tunable notch filters at microwave frequencies.</a> Electron. Lett. 40 (21), 1347-1348 (2004).</li>
<li>Driscoll, T., et al. <a target="_blank" href="http://infrared.ucsd.edu/basov_pubs/Driscoll_APL91_062511_2007.pdf">Tuned permeability in terahertz split-ring resonators for devices and sensors.</a> Appl. Phys. Lett. 91 (6), 062511(2007).</li>
<li>Liu, C., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.201600196/abstract">Displacement Current Mediated Resonances in Terahertz Metamaterials.</a> Adv. Opt. Mater. 4 (8), 1302-1309 (2016).</li>
<li>Huang, M., Zhao, F., Cheng, Y., Xu, N., Xu, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large+area+uniform+nanostructures+fabricated+by+direct+femtosecond+laser+ablation%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Large area uniform nanostructures fabricated by direct femtosecond laser ablation.</a> Opt. Express. 16 (23), 19354-19365 (2008).</li>
<li>Broers, A., Molzen, W., Cuomo, J., Wittels, N. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.89155">Electron-beam fabrication of 80-Å metal structures.</a> Appl. Phys. Lett. 29 (9), 596-598 (1976).</li>
<li>Isaacson, M., Muray, A. <a target="_blank" href="http://avs.scitation.org/doi/abs/10.1116/1.571180">Insitu vaporization of very low molecular weight resists using 1/2 nm diameter electron beams.</a> J. Vac. Sci. Technol. 19 (4), 1117-1120 (1981).</li>
<li>Yang, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://avs.scitation.org/doi/abs/10.1116/1.3253652?journalCode=jvn">Understanding of hydrogen silsesquioxane electron resist for sub-5-nm-half-pitch lithography.</a> J. Vac. Sci. Technol. B. 27 (6), 2622-2627 (2009).</li>
<li>Duan, H., Yang, J. K., Berggren, K. K. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201100892/abstract">Controlled Collapse of High-Aspect-Ratio Nanostructures.</a> Small. 7 (18), 2661-2668 (2011).</li>
<li>Cord, B., et al. <a target="_blank" href="http://avs.scitation.org/doi/abs/10.1116/1.3253603?journalCode=jvn">Limiting factors in sub-10nm scanning-electron-beam lithography.</a> J. Vac. Sci. Technol. B. 27 (6), 2616-2621 (2009).</li>
<li>Manfrinato, V. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Resolution+limits+of+electron-beam+lithography+toward+the+atomic+scale%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Resolution limits of electron-beam lithography toward the atomic scale.</a> Nano Lett. 13 (4), 1555-1558 (2013).</li>
<li>Ashraf, M., Sreenath, A., Chollet, F. <a target="_blank" href="http://spie.org/newsroom/0670-low-cost-mould-for-nano-imprinting-uses-monolayer-of-self-organized-nanospheres">Low-cost mould for nano-imprinting uses monolayer of self-organized nanospheres.</a> SPIE Newsroom. , (2007).</li>
<li>Hu, T., Gao, Y., Wang, Z., Tang, Z. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/s11467-009-0066-y">One-dimensional self-assembly of inorganic nanoparticles.</a> Front. Phys. China. 4, 487-496 (2009).</li>
<li>Kitching, H., Shiers, M. J., Kenyon, A. J., Parkin, I. P. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/ta/c3ta00089c#!divAbstract">Self-assembly of metallic nanoparticles into one dimensional arrays.</a> J. Mater. Chem. A. 1 (24), 6985-6999 (2013).</li>
<li>Klinkova, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+and+optical+properties+of+self-assembled+chains+of+plasmonic+nanocubes%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Structural and optical properties of self-assembled chains of plasmonic nanocubes.</a> Nano Lett. 14 (11), 6314-6321 (2014).</li>
<li>Caswell, K., Wilson, J. N., Bunz, U. H., Murphy, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preferential+end-to-end+assembly+of+gold+nanorods+by+biotin-streptavidin+connectors%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Preferential end-to-end assembly of gold nanorods by biotin-streptavidin connectors.</a> J. Am. Chem. Soc. 125 (46), 13914-13915 (2003).</li>
<li>Liu, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Step-growth+polymerization+of+inorganic+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Step-growth polymerization of inorganic nanoparticles.</a> Science. 329 (5988), 197-200 (2010).</li>
<li>Nie, Z., Fava, D., Kumacheva, E., Zou, S., Walker, G. C., Rubinstein, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembly+of+metal-polymer+analogues+of+amphiphilic+triblock+copolymers%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Self-assembly of metal-polymer analogues of amphiphilic triblock copolymers.</a> Nat. Mater. 6 (8), 609-614 (2007).</li>
<li>Chen, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atomic+layer+lithography+of+wafer-scale+nanogap+arrays+for+extreme+confinement+of+electromagnetic+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Atomic layer lithography of wafer-scale nanogap arrays for extreme confinement of electromagnetic waves.</a> Nat. Commun. 4 (2361), (2013).</li>
<li>Nam, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sub-10-nm+nanochannels+by+self-sealing+and+self-limiting+atomic+layer+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Sub-10-nm nanochannels by self-sealing and self-limiting atomic layer deposition.</a> Nano Lett. 10 (9), 3324-3329 (2010).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Deze fabricage techniek heeft belangrijke voordelen voor het creëren van nano-schaal structuren ten opzichte van bestaande methoden, zoals e-beam lithografie en zelf-assemblage. Ten eerste kan nanoschaal structuren gerealiseerd worden over een groot gebied (een hele wafer) met een fotomasker dat nanopillar arrays, die niet praktisch met een elektronenbundel lithografie werkwijze kenmerkt. Ten tweede, het fabricageproces wordt een traditionele Waferschaalwerkwijze micro fabricageproces, die veel sneller, eenvoudiger en g...

Terahertz (THz) metamaterials (MMS) ontwikkeld voor biomedische sensoren en meerkanaalssystemen inrichtingen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11. Teneinde de gevoeligheid en frequentieselectiviteit van de THz MM sensoren verbeteren heeft een nanopillar gebaseerde splitring resonator (SRR) ontworpen is met verplaatsingsstroom gegenereerd binnen goud (Au) nanopillar arrays THz resonanties met ultrahoge kwaliteitsfactoren wekken ( Q-factoren) (~ 450) (figuur 1) 12. Ook al-nanopillar gebaseerd SRRs vertonen een hoge Q-factoren en veelbelovende sensing mogelijkheden, fabricage van dergelijke nanostructures met een hoge aspect ratio&#39;s (meer dan 40) en nano-schaal gaps (sub-10 nm) over een groot gebied blijft een uitdaging 13. De meest gebruikte techniek om nanoschaal structuren fabriceren is electron-beam lithografie (EBL) 14, 15, 16, 17. Echter, de oplossing van EBL nog beperkt vanwege de bundelvlekgrootte, elektronverstrooiing, eigenschappen van de lak en het ontwikkelingsproces 18, 19. Bovendien is het niet praktisch om nanostructuren met behulp EBL over een groot oppervlak te vervaardigen door een langzaam proces tijd en grote proceskosten 20. Een andere strategie om nanostructuren te bereiken is om een zelf-montagetechniek 21, 22 gebruiken. Door zelfassemblerende metal nanocubes (NCS) in een oplossing en utilasse elektrostatische interactie en de vereniging van polymeer liganden tussen NC&#39;s, kan een goed georganiseerde eendimensionale NC array met nano-schaal gaten worden bereikt 23. De nano-opening is afhankelijk van de polymere liganden tussen NC en kan worden bediend door verschillende polymere materialen met verschillende molecuulgewichten 24, 25, 26. Zelf-assemblage is een krachtige techniek voor het bereiken van schaalbare en kosteneffectieve nanostructuren 23. Echter, het fabricageproces is ingewikkelder dan conventionele micro- en nano fabricageprocessen en de beheersing van nano-afmetingen gap is niet nauwkeurig genoeg voor toepassingen elektronische inrichting. Om succesvol fabriceren nanopillar-gebaseerde SRRs, moet een nieuwe vervaardigingswerkwijze worden uitgevonden om de volgende doelstellingen te bereiken: i) het fabricageproces gemakkelijk aan te brengen en is compatibel met conventieal micro- en nano-fabricage processen; ii) vervaardiging een groot gebied van toepassing; iii) nano-gap maten kunnen gemakkelijk en nauwkeurig worden bediend met een 0,1 nm resolutie en kan naar beneden worden geschaald naar 10 nm of minder. Een nieuwe fabricage methode wordt aangetoond met behulp van de combinatie van een galvanische proces en een atomic layer deposition (ALD) proces-nanopillar gebaseerde SRRs te fabriceren. Aangezien galvaniseren is zelfvullende proces met lage kosten, is het gemakkelijk om structuren te fabriceren over een groot gebied. ALD is een chemische dampneerslag (CVD) proces dat juist in het proces kan worden bestuurd door de reactiecyclus. De resolutie van ALD dunne film kan 0,1 nm, en de dunne film uniform bekleed met een hoge kwaliteit, die geschikt maken nanoschaal openingen 27, 28. -Nanopillar gebaseerde SRR array met 10 nm gaten of minder succes kan worden vervaardigd over een gebied van 6 mm x 6 mm. beide simulated en gemeten THz transmissie spectra resonante gedrag met ultra-hoge Q-factoren en grote frequentieverschuivingen, waarbij de haalbaarheid van de nanopillar gebaseerde SRRs gemedieerd door verplaatsingsstroom blijkt. De gedetailleerde fabricageproces wordt hieronder beschreven onder protocol en de videoprotocol kan helpen beoefenaars het fabricageproces leren gaan voorkomende fouten in verband met de fabricage van nanopillar gebaseerde SRRs.

<table><tbody><tr><td>Silicon Wafer</td><td>Siltronic AG</td><td>N/A</td><td>100 mm diameter, N-type, eenzijdig gepolijst, weerstand: 560-840 &Omega;&bull;cm</td></tr><tr><td>Chromium</td><td>Kurt J. Lesker Company</td><td>EVMCR35J</td><td>99,95% puur</td></tr><tr><td>Koper</td><td>Kurt J. Lesker Company</td><td>EVMCU40QXQJ</td><td>99,99% puur</td></tr><tr><td>E-Beam Verdampersysteem</td><td>Rocky Mountain Vacuum Tech.</td><td>N/A</td><td>RME-2000</td></tr><tr><td>S1813 Positief Fotoresist</td><td>Microposit</td><td>10018348</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Spinner</td><td>Best Tools</td><td>S0114031123</td><td>SMART COATER 100</td></tr><tr><td>Maskeraligner</td><td>Midas</td><td>MDA-400LJ</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Digitale Hot Plate</td><td>Thermo Scientific</td><td>HP131725</td><td>Super-Nuvoa-serie, maximale temperatuur: 370 &deg;C</td></tr><tr><td>MF319 Ontwikkelaar</td><td>Microposit</td><td>10018042</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Aceton</td><td>Fisher Chemical</td><td>A18P-4</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Isopropyl Alcohol</td><td>Fisher Chemical</td><td>A416-4</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Gold 25 ES RTU</td><td>Technic Inc.</td><td>391427</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Source Meter</td><td>Keithley</td><td>N/A</td><td>2612 System SourceMeter</td></tr><tr><td>Microscoop</td><td>Omax</td><td>NJF-120A</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Profielmeter</td><td>Tencor Instruments</td><td>N/A</td><td>Alpha-Step 200</td></tr><tr><td>APS Koper Etchant 100</td><td>Transfene Company, Inc.</td><td>N/A</td><td>N/A</td></tr><tr><td>CE-5 M Chromium Mask Etchant</td><td>Transfene Company, Inc.</td><td>N/A</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Atomic Layer Deposition Systeem</td><td>Cambridge Nano Tech inc.</td><td>N/A</td><td>Savannah-serie</td></tr><tr><td>Ion Mill Etching Systeem</td><td>Intlvac Thin Film</td><td>N/A</td><td>Nanoquest-serie</td></tr><tr><td>Ultrasoon Reiniger</td><td>Crest Ultrasonics</td><td>N/A</td><td>Powersonic-serie</td></tr><tr><td>Fluorwaterstofzuur</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>244279</td><td>Verdund tot 5%</td></tr><tr><td>Field Emission Gun Scanning Electron Microscope</td><td>Jeol Ltd.</td><td>N/A</td><td>JEOL 6700-serie</td></tr></tbody></table>

fabricage van nanopillar-based split ring resonators voor displacement current gemedieerde resonanties in terahertz metamaterials

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

Terahertz (THz) split ring resonator (SRR) metamaterialen (MMS) is onderzocht voor gas, chemische en biomoleculaire sensing toepassingen, omdat de SRR niet wordt beïnvloed door milieu-kenmerken, zoals de temperatuur en de druk rondom de resonator. Elektromagnetische straling in THz frequenties biocompatibel, wat een kritieke toestand speciaal voor de toepassing van de biomoleculaire detectie. De kwaliteitsfactor (Q-factor) en frequentierespons van traditionele dunne film gebaseerde splitring resonator (SRR) MMs zeer laag, wat de gevoeligheid en selectiviteit beperkt sensoren. In dit werk, nieuw-nanopillar gebaseerde SRR MMS, behulp verplaatsingsstroom, zijn ontworpen om de Q-factor tot 450, die ongeveer 45 maal hoger dan die van traditionele dunne-film-based MMs verbeteren. Naast de verbeterde Q-factor de nanopillar gebaseerde MMS induceren groter frequentieverschuiving (17 keer boven de verschuiving verkregen door de traditieal dunne-film gebaseerde MMS). Door de aanzienlijk verbeterde Q-factoren en frequentieverschuivingen en eigendom van biocompatibele straling, het THz-nanopillar gebaseerde SRR ideaal MMS voor de ontwikkeling van biomoleculaire sensoren met hoge gevoeligheid en selectiviteit induceren zonder schade of vervorming biomaterialen. Een nieuwe fabricageproces is aangetoond dat de nanopillar gebaseerde SRRs voor verplaatsingsstroom gemedieerde THz MMs bouwen. Een twee-staps goud (Au) galvanische proces en een atomic layer deposition (ALD) proces worden gebruikt om sub-10 nm schaal kloof tussen Au Nanopilaren creëren. Aangezien het ALD proces een conforme bekledingswerkwijze, een uniforme aluminiumoxide (Al 2 O 3) laag met nanometerschaal dikte worden bereikt. Door opeenvolgend galvaniseren andere Au dunne film om de ruimten tussen Al 2 O 3 en Au, een dichtgepakte Au-Al 2 O 3 gewerkt -de Au structuur met nano-schaal te vullen Al 2 O 3 gaten kan wordengefabriceerd. De grootte van de nano-openingen kunnen ook worden gedefinieerd door nauwkeurig regelen van de afzetting cycli van het ALD proces, waarbij een nauwkeurigheid van 0,1 nm heeft.

<html> Fabrication schema tonen elke stap (Figuur 2a-x). Optische beelden (figuur 2y-ac) en scanning elektronenmicroscoop (SEM) foto&#39;s (Figuur 2 ad-ag) werden verzameld voor de nanopillar gebaseerde SRRs bij verschillende fabricagestappen. Animaties (Figuur 2a-c) tonen de eerste laag van galvanisch Au Nanopilaren en de tweede laag van galvanisch Au films en de nano-openingen gecreëerd tussen hen. Figuur 2d</st...

Een protocol voor het ontwerp en de fabricage van een nieuw-nanopillar gebaseerde split ring resonator (SRR) wordt gepresenteerd.

Fabricage van Nanopillar-Based Split Ring Resonators voor Displacement Current gemedieerde resonanties in Terahertz Metamaterials

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

Dit protocol maakt gebruik van goud-elektroplating en atomaire laagdepositie-methoden om innovatieve op nanopillars gebaseerde split-ring resonator metamaterialen met nanoscopische openingen te creëren. Elke gefabriceerde split-ring resonator bestaat uit duizenden gouden nanopillars en wordt aangestuurd door verplaatsingsstroom over de nanokloven tussen hen, wat terahertz-resonanties opwekt. De grootte van de verplaatsingsstroom is proportioneel aan de afmeting van de nanokloven.De grootte van de nanokleuren kan worden afgestemd door het aantal cycli van het atoomlaagdepositieproces te variëren, wat leidt tot veranderingen in de resonantiefrequenties en amplitude. Er kan een verbeterde kwaliteitsfactor van ongeveer 450 worden bereikt, wat 40 keer hoger is dan de kwaliteitsfactor van 11 die behaald kan worden met dunne-film split-ring-resonatoren. Ook kan een frequentieverschuiving worden waargenomen die 17 keer groter is dan die van op dunne film gebaseerde resonatoren.Zowel de gesimuleerde als de gemeten transmissiespectra tonen aan dat de op nanopijlers gebaseerde metamaterialen ideale kandidaten zijn voor hooggevoelige sensoren en frequentie-agiele terahertz-apparaten. Analytisc

fabrication-nanopillar-based-split-ring-resonators-for-displacement

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Wij beschrijven het gebruik van een kooldioxide laser reflow techniek silica trilholten, zoals vrijstaande microsferen en on-chip microtoroids fabriceren. De reflow-methode verwijdert oneffenheden, waardoor lange levensduur foton in beide apparaten. De resulterende apparaten hebben een zeer hoge kwaliteit factoren, waardoor toepassingen, variërend van telecommunicatie tot biodetection.

Fabricage van Silica Ultra High Quality Factor microresonators

Metamaterialen bij terahertz frequenties bieden unieke mogelijkheden, maar zijn uitdagend om te fabriceren in bulk. Wij passen de fabricage procedure voor micro polymere optische vezels mogelijk om goedkoop te fabriceren metamaterials op industriële schaal. Wij produceren polymethylmethacrylaat vezels met ~ 10 micrometer diameter indium draden gescheiden door ~ 100 um, die een terahertz plasmonische reactie vertonen.

Fabriceren Metamaterialen Met behulp van de Fiber tekenmethode

Dit protocol beschrijft de simulatie, fabricage en karakterisering van THz metamateriaal absorbers. Dergelijke absorbers hebben, wanneer gekoppeld aan een geschikte sensor, toepassingen in THz beeldvorming en spectroscopie.

Simulatie, fabricage en karakterisering van THz Metamateriaal Absorbers

We beschrijven methoden voor het ontwerp, de fabricage en karakterisering van plasmonische fotogeleidende emitters, die twee ordes van grootte hoger terahertz vermogen in vergelijking met conventionele fotogeleidende emitters bieden.

Ontwerp, fabricage en karakterisatie van Plasmonische Fotogeleidende Terahertz emitters

Een verwijzing interferometer techniek, die is ontworpen om ongewenste laser jitterruis voor NanoDetection verwijderen, wordt gebruikt voor het sonderen van een ultra-hoge kwaliteit factor microcavity. Aanwijzingen voor de montage, installatie, en data-acquisitie worden verstrekt, naast het meetproces voor het opgeven van de holte kwaliteitsfactor.

Implementatie van een Reference Interferometer voor NanoDetection

Supergeleidende magnetron resonatoren van belang zijn voor de detectie van licht, quantum computing toepassingen en materialen karakterisering. Dit werk geeft een gedetailleerde procedure voor de fabricage en karakterisering van supergeleidende magnetron resonator verstrooiing parameters.

Fabricage en karakterisering van Supergeleidende Resonators

We presenteren een protocol voor het vervaardigen van 1-D fotonisch kristal holtes op subwavelength diameter silica vezels (optisch nanovezels) met behulp van femtoseconde-laser-geïnduceerde ablatie.

Fabricage van 1-D Photonic Crystal Cavity op een Nanovezel behulp Femtoseconde Laser-geïnduceerde Ablation

Protocollen voor de synthese van microsferen uit polymeren, de manipulatie van microsferen en microfotoluminescentiemetingen worden voorgesteld.

Fabricage van Polymer Microsferen voor Optische Resonator en Laser Applicaties

Additief vervaardigde polymeren worden veel gebruikt voor de productie van elastische metamaterialen. Het visco-elastische gedrag van deze polymeren bij ultrasone frequenties blijft echter slecht bestudeerd. Deze studie rapporteert een protocol om de visco-elastische eigenschappen van 3D-geprinte polymeren te schatten en te laten zien hoe deze kunnen worden gebruikt om de dynamiek van metamaterialen te analyseren.

Karakterisering van dissipatieve elastische metamaterialen geproduceerd door additive manufacturing 

Dit artikel volgt de levenscyclus van een siliciumnitridemembraanresonator, van ontwerp via fabricage tot karakterisering.

Fabricage en karakterisering van high-Q siliciumnitride-membraanresonatoren

Leer de fabricage van nanopilaar-gebaseerde split-ring resonators voor terahertz metamaterialen met behulp van goudgalvanisatie en atomaire laagdepositie. Deze methode maakt resonanties met een kwaliteitsfactor van ongeveer 450 mogelijk.

Fabricage van Nanopillar-Based Split Ring Resonators voor Displacement Current gemedieerde resonanties in Terahertz Metamaterials (Video) | JoVE Journal

Fabricage van Nanopillar-Based Split Ring Resonators voor Displacement Current gemedieerde resonanties in Terahertz Metamaterials

Meer video's verkennen