Demonstratie van gelijke-intensiteit Beam generatie door diëlektrische meta vlakken

Dit protocol biedt een gedetailleerde fabricagemethode om metasurfaces met een hoog rendement te realiseren, een van de belangrijkste kwesties op het gebied van metasurfaceonderzoek. Vergeleken met andere methoden om atomaire laagdepositie te testen, is deze techniek een goedkope en snelle fabricagemethode om hoogrendementsmetasurfaces te realiseren die werken op zichtbare golflengten. Dit protocol kan worden toegepast om algemene metasurfaces zoals lenzen, hologrammen en optische klokken te fabriceren door alleen de patroonconfiguratie te wijzigen.

Deze techniek kan inzicht geven in silicium fotonica onderzoeksveld dat silicium micro en nano structuren gebruikt. Het substraat voor het metasoppervlak is gesmolten silica. Bereid een schone dubbele kant gepolijst vierkant gesmolten silica twee centimeter aan een kant.

Neem het substraat om in het PECVD-systeem te laden. Daar in de kamer van het ladingslot, plaats het substraat op de mal. Sluit de kamer en bereid je voor op het gebruik van het systeem.

Stel in de besturingssoftware het depositieproces in door de temperatuur, het RF-vermogen, de gasstroomsnelheid en de procesdruk in te stellen. Na de depositie, die ongeveer 300 seconden duurt, herstel het monster. Neem het monster met gedeponeerd gehydrogeneerd amorf silicium aan een spin coater.

Laad het monster op de spin coater monster houder. Vervolgens krijgt u een filter gemonteerd vijf milliliter spuit met PMMA met 2%anusol. Bedek het monster met de PMMA voordat u begint met draaien op 2.000 RPM gedurende één minuut.

Breng het monster over naar een hete plaat. Bak het monster op 180 graden Celsius gedurende vijf minuten. Verwijder vervolgens het monster om het een minuut af te koelen voordat u verdergaat.

Breng het monster vervolgens terug naar de spincoater. Gebruik een pipet van één milliliter om een geleidende polymeeroplossing op het oppervlak vrij te geven. Bedek het monster op 2.000 RPM gedurende een minuut.

Wanneer de coating is voltooid, neem het monster voor elektronenbundel lithografie. Laat het monster op de mal voor de machine maken. Plaats vervolgens de mal in de kamer van de machine en voltooi het laadproces.

Ga verder met de console en bereid het lithografiesysteem van de elektronenbundel voor op de procedure. Na het voorbereiden van het systeem werkt u op de computer die is aangesloten op de console. Gebruik in dit systeem de opdrachtregel om een GDS-bestand om te zetten in een CEL-bestand.

Wanneer het bestand is geconverteerd, voert u de taak in om de EBL-software te starten. Gebruik de opdrachtregel om te controleren of het gewenste patroon zich in een CEL-indelingsbestand in de huidige map bevindt. Voer taak in om de software uit te voeren.

Klik in de software op het menu voor wijziging van de chipgrootte. Selecteer 600 micrometer bij 600 micrometer. Selecteer vervolgens 240.000 punten.

Sla de wijzigingen op. Verlaat dan dit scherm. Klik nu op het menu voor het maken van patroongegevens.

Voer in het opdrachtvenster PS in om het CEL-bestand van het patroon te laden. Voer I in het opdrachtvenster in. Klik vervolgens op het patroon om de afbeelding te vergroten.

Voer nu ST0 in het opdrachtvenster in om de dosistijd in te stellen op drie microseconden. Voer SP11 in om de blootstellende toonhoogte in te stellen op een normale conditie. Maak een CCC-bestand door pc en bestandsnaam in te voeren.

Wanneer u klaar bent, klikt u op het midden van het patroon. Als u de blootstellende voorwaarden wilt toepassen, voert u CP in het opdrachtvenster in en klikt u op het patroon. Voer SV en een bestandsnaam in om een CON-bestand te maken.

Sluit dit menu voor het maken van patroongegevens af door Q.Move in te voeren om op het belichtingsmenu te klikken. Voer I en de gekozen CON-bestandsnaam in. Stel de dosiswaarde in op 2,4.

Druk op de ontsnappingsknop om het schema te voltooien. Voer vervolgens E in en klik op de belichtingsknop om het belichtingsproces te starten. Wanneer het belichtingsproces is voltooid, keert u terug naar de EBL-console.

Schakel de isolatieknop uit. Druk op de EX-knop om het podium te verplaatsen. Laad vervolgens het monster uit de kamer.

Bereid je vervolgens voor om het geleidende polymeer te verwijderen. Doe dit door het monster gedurende een minuut onder te dompelen in 50 milliliter gedeïsized water. Verplaats het monster vervolgens naar een 10 milliliter oplossing van methyl isobutyl keton en isopropylalcohol omringd door ijs.

Verwijder het monster na 12 minuten en spoel het af met isopropylalcohol. Droog het met geblazen stikstofgas. De volgende stap vereist een elektronenbundel verdamper.

Laat het monster op de houder van de verdamper zetten en monteer de houder in de verdampingskamer. Nu krijgen het chroom voor gebruik in de verdamper. Bereid stuk type chroom in een grafiet smeltkroes voor verdamping op het monster oppervlak.

Laad de smeltkroes in de kamer. Werk vervolgens met de software voor de elektronenstraalverdamper. Klik op de knop kamerpompen om een vacuüm in de kamer te creëren.

Selecteer in de materiaalsectie chroom. Klik vervolgens op de materiaalknop om de selectie toe te passen. Klik op de knop E-balk sluiter om de bronsluiter te openen.

Klik vervolgens op hoogspanning. Volg dit door op bron te klikken. Gebruik de opwaartse pijl om het straalvermogen langzaam te verhogen.

Stop bij de doeldepositie. Als u de diktemeter wilt resetten, klikt u op de knop Nul. Klik op de hoofdsluiterknop om die sluiter te openen.

Controleer de diktemeter. Wanneer de meter 30 nanometer bereikt, klikt u op de hoofdsluiterknop om de sluiter te sluiten. Klik op E-balksluiter om de bronsluiter te sluiten.

Gebruik de neerwaartse pijl om het straalvermogen langzaam tot nul te verlagen. Eenmaal op nul, klik bron gevolgd door hoge spanning. Laat de kamer 15 minuten afkoelen en klik vervolgens op de ventilatieopening.

Verwijder het monster uit de kamer en de houder. Neem het vervolgens voor een liftoff proces. Ten eerste, dompel het in 50 milliliter aceton gedurende drie minuten.

Volg dit door sonicatie voor een minuut op 40 kilohertz. Spoel het monster in isopropylalcohol en droog het met stikstofgas. Op dit punt is het monster klaar om te etsen.

Haal thermische lijm en verspreid het op de achterkant van het monster voordat u het monster aan de mal van het etssysteem bevestigt. Laad de mal in het etssysteem. Op de computer, stel het chloorgas en waterstof bromide gas stroom tarieven, de bronkracht en de bias voor etsen voor 100 seconden.

Na de ets, ontlaad het monster. Verwijder met een stofvrij doekje de thermische lijm. Dompel het monster in 20 milliliter chroom etchant gedurende twee minuten.

Breng het vervolgens gedurende een minuut over op 50 milliliter gedeïsized water. Spoel het monster af met gedeïsized water en blaas het droog met stikstofgas. Dit is een scanning elektronenmicroscopie beeld van de bovenkant van de metasurface.

Elk van de cellen heeft een basis van 150 nanometer bij 80 nanometer. De celhoogte is 300 nanometer. Aanvullende details van de cellen zijn zichtbaar in deze perspectiefweergave.

Een experiment dat het straalvermogen meet wanneer een laserstraal van 532 nanometer op het metasoppervlak is invallende, toont de polarisatie-onafhankelijke functionaliteit van het apparaat aan. Voor rechts circulair gepolariseerde stralen, lineair gepolariseerde balken en links circulair gepolariseerde balken, is de kracht bij de plus en min één diffractieorders gelijk. Experimenten met een laserstraal van 635 nanometer leveren vergelijkbare resultaten op.

De ontwikkelmethode is de belangrijkste stap omdat we het ontwikkelingsproces precies kunnen controleren door de trage reactiesnelheid. De meeste storingen treden op tijdens droogstappen. Men moet in gedachten houden dat sterke blazen is beter dan zwak blazen in het algemeen.

Deze procedure kan niet alleen worden toegepast op algemene diëlektrische metasurfaces, maar ook silicium fotonica en micro-elektronen mechanische systemen. Over het algemeen kunnen we delicate nanostructuren maken door deze techniek, zodat het de weg vrijmaakt om aan te pakken hoe licht interageert met sommige golflengtestructuren. PMMA en ontwikkelingsoplossing damp zijn beide gevaarlijk, zodat de processen waarbij ze moeten worden uitgevoerd in rookkappen.