Artykuł metodologiczny

Wytwarzanie i charakterystyka rezonatorów membranowych z azotku krzemu o wysokiej zawartości Q

1.7K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/68706

⸱

8 sierpnia 2025

 ,  ,  ,  , 
1Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona, Tucson

W tym artykule

Podsumowanie

W tym artykule prześledzono cykl życia rezonatora membranowego z azotku krzemu, od projektu, przez produkcję, aż po charakterystykę.

Streszczenie

Membrany z azotku krzemu są szeroko stosowaną platformą rezonatora optomechanicznego, oferującą wysoką wartość mechaniczną Q, niskie straty optyczne i ulepszone sprzężenie optomechaniczne przy użyciu szeregu technik inżynierii odkształceń, kryształów fononowych i fotoniczno-kryształowych. Pomimo ich wszechobecności, wytwarzanie i charakteryzacja membran z azotku krzemu często opierają się na ukrytej wiedzy udostępnianej między grupami badawczymi. W tym artykule przedstawiono szczegółowy spacer wideo po projektowaniu, wytwarzaniu i charakterystyce współczesnego rezonatora membranowego z azotku krzemu (w szczególności nanowstki Si3N4 w skali centymetrowej obsługującej mody skręcania ze współczynnikami Q przekraczającymi 108 w temperaturze pokojowej). Protokół obejmuje symulację elementów skończonych, przetwarzanie w skali wafli i chipów oraz odczyt oparty na dźwigniach optycznych. Szczególną uwagę poświęca się modelowaniu fotolitograficznemu, trawieniu na sucho i na mokro, obsłudze urządzeń i pomiarom pierścieniowym. Samouczek ma służyć zarówno jako praktyczny punkt wyjścia dla nowicjuszy, jak i punkt odniesienia dla doświadczonych grup replikujących lub adaptujących podobne urządzenia. Wszystkie procedury są demonstrowane w standardowych pomieszczeniach czystych i środowiskach laboratoryjnych na uniwersytecie.

Wprowadzenie

Membrany z azotku krzemu odegrały ważną rolę w optomechanice kwantowej1 w ciągu ostatnich dwóch dekad, począwszy od odkrycia, że komercyjna membrana (suwak TEM) może obsługiwać mody bębnowe z iloczynami częstotliwości Q przekraczającymi 1013 Hz i być sprzężona z wysoce finezyjną wnęką optyczną przy użyciu podejścia membranowego 2,3,4. Stopniowo zdawano sobie sprawę z tego, w jaki sposób naprężenie rozciągające i kształt drgań wpływają na mechaniczne Q (poprzez efekt zwany rozcieńczeniem dyssypacji 5,6), co spowodowało wynalezienie membran z mikrowzorami - trampoliny 7,8, kryształu fonicznego 2D i 1D 9,10, fraktala11 i rezonatorów obwodowych12 - o współczynnikach Q tak wysokich, jak 109. W połączeniu z kriogeniką, urządzenia te umożliwiły przełomowe eksperymenty, takie jak chłodzenie w stanie podstawowym13,14, ściskanie ponderomotoryczne15, splątanie optomechaniczne 16 i pomiar przemieszczenia poza standardowym limitem kwantowym17,18. Zajmują one również ważne miejsce w propozycjach technologii optomechanicznych nowej generacji i sond dla nowej fizyki, w tym mikroskopów sił opartych na membranach19, akcelerometrów20, spektroskopów21, pamięci kwantowych22, mikrofalowo-optycznych przetworników fotonów23 i detektorów ciemnej materii24.

Pomimo swojej popularności, projektowanie, wytwarzanie i charakterystyka rezonatorów membranowych z azotku krzemu pozostają niszową dyscypliną w społeczności optomechaniki, opierając się na niestandardowych technikach przekazywanych pocztą pantoflową i rozprawach 25,26,27,28,29,30,31,32. Niedawny przegląd charakterystyki interferometrycznej rezonatorów nanomechanicznych demistyfikuje to ostatnie zadanie33, a modelowanie rozcieńczenia dyssypacji stało się proste dzięki komercyjnemu oprogramowaniu do symulacji elementów skończonych28. Nanofabrykacja pozostaje jednak przeszkodą w wejściu na rynek, ponieważ procedura, choć prosta, obejmuje sekwencję delikatnych kroków, których niuanse są często pomijane w tradycyjnych opisach słownych i diagramach przepływu procesów.

W artykule przedstawiono projekt, produkcję i charakterystykę rezonatora membranowego z azotku krzemu w formacie wideo, przy użyciu nanowstęgi34 w skali centymetrowej - prostej, ale solidnej platformy zyskującej popularność w torsyjnej optomechanice kwantowej 35,36 i precyzyjnych pomiarach37,38—jako przykład (procedurę można łatwo dostosować do innych geometrii rezonatorów). Segment projektowania zawiera podstawowy przegląd symulacji modów membranowych przy użyciu komercyjnego oprogramowania elementów skończonych. Sekwencja wytwarzania, która stanowi rdzeń samouczka, obejmuje przygotowanie podłoża, osadzanie folii, tworzenie wzorów, trawienie i uwalnianie. Artykuł kończy się demonstracją charakterystyki przy użyciu techniki dźwigni optycznej (OL). Zasób ten ma służyć jako praktyczny punkt wyjścia lub odświeżenie dla badaczy pracujących z rezonatorami membranowymi o wysokiej jakości.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

1. Symulacja i projektowanie 32,28

  1. Dobierz parametry rezonatora, aby optymalnie dopasować je do wcześniej ustalonego celu
    1. Zbuduj model COMSOL ogólnej geometrii rezonatora, który Cię interesuje. Uruchom kreatora modelu oprogramowania i utwórz symulację 2D. W menu fizyki mechaniki konstrukcji wybierz opcję Płyta lub Powłoka.
      UWAGA: Różnica między płytą a powłoką jest w tym kontekście minimalna.
    2. Dla celów projektowych największe znaczenie mają częstotliwość urządzenia, kształt trybu, masa efektywna i współczynnik jakości. A więc wybierz Częstotliwość własna, Sprężone w menu Wybierz badanie.
    3. Skonstruuj geometrię rezonatora i ustaw materiał wszystkich domen na stechiometryczny azotek krzemu (wymieniony jako Si3N4- azotek krzemu w bibliotece materiałów oprogramowania).
      UWAGA: Właściwości mechaniczne azotku krzemu różnią się w zależności od stechiometrii i procesu osadzania. Zmieniamy domyślną gęstość materiału na 2700 kg/m3 , aby odzwierciedlić folie użyte w tej pracy (patrz poniżej).
    4. Dodać do modelu naprężenie wstępne i odkształcenie odpowiadające naprężeniu wstępnemu folii Si3N4 (w tym przypadku określamy 1 GPa). Następnie dodaj stały węzeł ograniczenia i wybierz zaciski urządzenia.
    5. W węźle Siatka wybierz opcję Bardzo drobny rozmiar elementu. Wybór tej opcji jest ważny dla dokładnej symulacji rozcieńczenia dyssypacji. Aby jeszcze bardziej zwiększyć dokładność, przeskaluj gęstość siatki w oknie Gęstość siatki.
    6. Przejdź do etapu badania stacjonarnego i upewnij się, że jest zaznaczone pole Uwzględnij nieliniowość geometryczną . W kroku badania częstotliwości własnej wybierz liczbę modów do rozwiązania i uruchom symulację.
    7. Pod węzłem wyników dodaj globalną ocenę, która szacuje współczynnik jakości rezonatora wynikający z rozcieńczenia rozpraszania - stosunek całkowitej energii kinetycznej i sprężystej energii odkształcenia razy wewnętrzny współczynnik jakości 28,32,39.
    8. Zmodyfikuj geometrię rezonatora, aż masa efektywna, częstotliwość i współczynnik jakości będą zgodne ze specyfikacjami.
    9. Przenieś geometrie projektu do pliku CAD GDSII i wypełnij CAD płytki (do tej pracy używamy dodatniego fotorezystu, więc modelowany jest tylko obszar wokół rezonatora).
    10. Oprócz warstwy rezonatorów dodaj dolną warstwę reprezentującą tylne okna na każdym urządzeniu, aby usunąć materiał z tyłu każdego urządzenia. Przyspiesza to również proces wytrawiania na mokro w dalszej części protokołu.
    11. Na koniec umieść linie kostek i cztery znaczniki wyrównania na górze, na dole i po bokach wafla CAD na obu warstwach. Pomaga to w prawidłowym wyrównaniu tylnej strony płytki podczas pracy maszyny fotolitograficznej.

2. Produkcja w skali waflowej 1

UWAGA: Osadzanie Si3N4 może być wykonane przez czytnik, ale nasze urządzenia nie mają do tego niezbędnego sprzętu, dlatego do tego badania zaczynamy od wafli pochodzących z handlu. Przegląd procesu produkcyjnego przedstawiono poniżej na rysunku 1.

figure-protocol-1
Rysunek 1: Omówienie produkcji. (A) Cienka warstwa azotku krzemu jest osadzana na gołym podłożu krzemowym. Wafel jest następnie (B) powlekany fotorezystem do (C) fotolitografii. Wzór narysowany w (C) jest używany jako maska ochronna do (D) reaktywnego trawienia jonowego w celu wyrzeźbienia wzorów rezonatora w folii. Po pokrojeniu w kostkę (E) aceton jest używany do usunięcia oporu, zanim (F) roztwór wodorotlenku potasu usunie substrat krzemowy. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

  1. Wzoru (wzory) znajdującego się w poprzednim rozdziale ułóż na dwustronnej płytce Si3N 4-on-Si. Osadzać cienką warstwę Si3N4 o wysokim naprężeniu na nieosłoniętym podłożu silikonowym za pomocą niskociśnieniowego chemicznego osadzania z fazy gazowej (LPCVD). Typowe parametry osadzania to: Temperatura kwarcu = 800 °C, Ciśnienie = 10 mTorr, Wtryskiwana mieszanina gazów = Dichlorosilan (SiH2Cl2) i amoniak (NH3)
    UWAGA: SiH2Cl2 jest palny i. Jest ostro trujący w przypadku wdychania i należy obchodzić się z nim wyłącznie z najwyższą ostrożnością i odpowiednimi środkami ochrony osobistej (PPE). UWAGA: Na tym etapie zlecamy przetwarzanie płytek renomowanych firmie zewnętrznej, jak to jest w zwyczaju.
  2. Heksametyldisilazan (HMDS) gruntowanie w fazie gazowej40
    UWAGA: Poniższe kroki można zastąpić, jeśli ma się dostęp do piekarnika HMDS, który automatyzuje proces zalewania.
    1. Umieść czystą, dwustronną płytkę Si3N 4-on-Si na dwóch szklanych szkiełkach podstawowych wewnątrz szerokiej szklanej szalki Petriego. Rozmieść szkiełka tak, aby podparta była tylko zewnętrzna krawędź płytki, poprawiając gruntowanie od tyłu w późniejszych krokach.
    2. Umieść kilka kropli HMDS wzdłuż krawędzi szalki Petriego za pomocą jednorazowej pipety kapilarnej. Pod wyciągiem przykryć szklaną szalkę Petriego i podgrzewać do temperatury 90 °C przez 1 minutę na płycie grzejnej, odparowując gogle HMDS i pozwalając mu przylgnąć do Si3N4.
      UWAGA: HMDS jest łatwopalny, drażniący i powoduje długotrwałe problemy zdrowotne w przypadku wdychania i powinien być obsługiwany wyłącznie pod wyciągiem.
    3. Po 1 minutach delikatnie zdejmij pokrywę szalki Petriego i odpowietrz pozostałe gogle HMDS z naczynia. Przenieś wafel na plastikową szalkę Petriego z chusteczką do pomieszczeń czystych na spodzie.
  3. Odporność na powłokę wirową
    1. Przed nałożeniem rezystu rozgrzej płytę grzejną do 115 °C. Zapewni to, że płyta grzejna będzie miała zalecaną temperaturę w dalszej części protokołu.
    2. Wyśrodkuj zagruntowaną wafel w powlekarce wirowej i przytrzymaj na miejscu za pomocą uchwytu próżniowego. Pozostaw powlekarkę wirową otwartą do późniejszych kroków.
    3. Za pomocą igły i strzykawki wyekstrahuj nie więcej niż 4 ml fotorezystu S181341. Delikatnie strzepnąć strzykawkę i dozować niewielką ilość płynu, aby usunąć pęcherzyki powietrza.
      UWAGA: S1813 jest palnym substancją drażniącą i należy się z nim obchodzić wyłącznie przy użyciu odpowiednich środków ochrony osobistej i z dala od otwartego ognia lub iskier.
    4. Schować igłę i zastąpić ją filtrem 2 μm, aby usunąć duże cząstki. Podobnie jak w poprzednim kroku, delikatnie potrząśnij strzykawką i dozuj 3-5 kropli płynu, aby usunąć pozostałe pęcherzyki powietrza z filtra. Przed kontynuowaniem upewnij się, że w strzykawce pozostało co najmniej 3 ml rezystu.
    5. Umieść opór kropla po kropli na wafli, aby utworzyć jedną dużą kałużę. W miarę jak ta pula staje się większa, umieść rezystor w pobliżu jego krawędzi, aby upewnić się, że pozostaje względnie wyśrodkowany na płytce. Jeśli na powierzchni basenu pojawią się bąbelki, użyj końcówki igły, aby je przebić, zanim przejdziesz dalej.
    6. Zablokuj pokrywę powlekarki wirowej i ustaw na wirowanie z prędkością 3000 obr./min przez 30 s z przyspieszeniem 3000 obr./min. Te ustawienia, według producenta rezystu, stworzą jednolitą warstwę o grubości 1,5 μm na powierzchni płytki6.
    7. Sprawdź gotową powłokę pod kątem pęcherzyków, smug i niejednorodności. W przypadku zauważenia jakichkolwiek plam należy zamknąć powlekarkę wirową i umyć powierzchnię wafla acetonem i alkoholem izopropylowym (IPA). Uruchomienie powlekarki wirowej na tym etapie usprawnia usuwanie.
    8. Powtórz kroki 2.3.1-2.3.7, aby utworzyć nową warstwę.
      UWAGA: Zarówno aceton, jak i IPA są palnymi substancjami drażniącymi. Należy się z nimi obchodzić wyłącznie przy użyciu odpowiednich środków ochrony osobistej i z dala od otwartego ognia lub iskier.
    9. Jeśli warstwa rezystancyjna jest wolna od wad, wyłącz uchwyt próżniowy i przenieś wafel na podgrzaną płytę grzejną na 1 minutę pieczenia6. Wypalenie wafla powoduje odparowanie resztek rozpuszczalnika i przygotowanie go do fotolitografii.
    10. Po upieczeniu wyjmij wafel z płyty grzejnej. Przejdź do kroku fotolitografii.
  4. Fotolitografia
    1. Załaduj powlekaną płytkę do maszyny fotolitograficznej bez maski (MLA). Upewnij się, że wyśrodkowałeś wafel najlepiej, jak to możliwe, aby zminimalizować globalne błędy rotacji i przesunięcia.
    2. Załaduj wypełniony plik waflowy z kroku 1.2 na komputer i przekonwertuj go na typ pliku, który może być zrozumiały dla oprogramowania MLA. Zacznij od narysowania wzoru górnej warstwy wypełnionej projektami rezonatorów.
    3. Po załadowaniu wafla i pliku CAD wybierz odpowiedni kształt i rozmiar wafla. Maszyna automatycznie określa wyrównanie za pomocą algorytmu wykrywania krawędzi.
    4. Po wyrównaniu wybierz opcję, aby uwzględnić globalny błąd obrotu i załadować następujące parametry ekspozycji wiązki. Natężenie wiązki 140 mJ/cm2 przy długości fali 375 nm daje optymalne wyniki dla 1,5 μm tego oporu1.
    5. Po załadowaniu wszystkich parametrów ekspozycji i wyrównaniu płytki rozpocznij naświetlanie. W przypadku wafla o średnicy 100 mm podzielonej na kwadratowe wióry o średnicy 12 mm proces ten trwa zwykle około 20 minut.
    6. Na 5 minut przed zakończeniem naświetlania fotolitograficznego opłucz dwie duże naczynia wodą dejonizowaną (DI) i wysusz suszarką sprężonym azotem.
    7. Napełnij jedno naczynie około 75 ml wywoływacza MF-31942, a drugie dużą ilością wody DI.
      UWAGA: MF-319 jest, drażniący i stanowi długoterminowe zagrożenie dla zdrowia. Używaj tylko z odpowiednimi środkami ochrony osobistej.
    8. Po zakończeniu naświetlania rozładuj płytkę z MLA i przenieś do wywoływacza MF-319, aby pozostawić w spokoju przez 20 sekund.
    9. Po 20 sekundach wywoływania mieszaj roztwór, aby usunąć odsłonięty opór przez dodatkowe 40 sekund, delikatnie obracając naczynie okrężnymi ruchami. Jeśli odsłonięty opór pozostaje, mieszaj mieszaninę przez dodatkowe 30 sekund, ale uważaj, aby nie prześwietlić płytki42.
    10. Przenieś wafel do drugiego naczynia wypełnionego wodą demineralizowaną, aby rozcieńczyć resztki wywoływacza. Delikatnie umyj wodą DI za pomocą butelki do mycia lub pistoletu na wodę DI po obu stronach, aby usunąć resztę.
    11. Na koniec skieruj pistolet na sprężony azot wzdłuż płytki, aby usunąć wodę DI z powierzchni płytki. Używaj niskiego ciśnienia i właściwej orientacji pistoletu, aby zminimalizować ryzyko uszkodzenia.
  5. Reaktywne wytrawianie jonowe40
    1. Załaduj wywołaną płytkę do reaktywnego wytrawiacza jonowego, aby przenieść wzory rezystancji na folię Si3N4 . Uruchom następujący proces przez 5 s na raz, usuwając 30 nm z Si3N4 [40]; Skład gazu: 30 sccm sześciofluorku siarki (SF6) i 10 sccm argonu (Ar); Polaryzacja wysokiej częstotliwości: 50W; Moc plazmy sprzężonej indukcyjnie: 1000 W; Ciśnienie w komorze: 10 mTorr.
      UWAGA: Ponieważ profile ścian bocznych są pomijalne, wytrawianie to może być ciągłe, a nie schodkowe. Proces stopniowy zmniejsza jednak ryzyko wypalenia rezystu na twardo.
    2. Kilkakrotnie uruchamiaj ten proces, aby usunąć około 30 nm Si3N4 na proces, aż naświetlona folia stanie się srebrna, co oznacza, że podłoże jest odsłonięte. Na koniec wyjmij płytkę z wytrawiacza jonów reaktywnych; Wafel jest teraz gotowy do modelowania na odwrocie.
  6. Wzór na plecach
    1. Umieść wafel z powrotem w powlekarce wirowej stroną do urządzenia, skierowaną w dół. Umieść warstwę fotorezystu o grubości 1,5 μm identycznie jak w kroku 2.3.
      UWAGA: Ponieważ warstwa rezystancyjna z kroku 2.4 wytrzymuje trawienie plazmowe w kroku 2.5, działa ona jako warstwa ochronna, która zapobiega uszkodzeniu folii znajdującej się pod spodem.
    2. Z nową warstwą rezystancyjną skierowaną do góry, załaduj wafel z powrotem do MLA, obróć o 180 °. Ponownie załaduj płytkę CAD do oprogramowania MLA, przekonwertuj na akceptowalny typ pliku i odbij lustrzanie wzdłuż odpowiedniej osi. Przeglądanie przekonwertowanego CAD zapewnia, że orientacja CAD jest zgodna z orientacją płytki.
    3. Powtórz kroki 2.4.3-2.5.2.
  7. Rozszczepianie wafli
    1. Używając jako przewodnika linii kostek wzorowanych w azotek krzemu, umieść dwa szklane szkiełka na płytce tak, aby były równoległe do płaszczyzny krystalicznej podłoża. Ostrożnie włóż rysik z diamentową końcówką między szkiełka i przeciągnij wzdłuż linii kostki, nacinając wzdłuż płaszczyzny kryształu.
    2. Ponownie wyrównaj slajdy do nowej linii kostki i użyj rysika, aby naciąć wzdłuż innej części wafla. Powtarzaj ten proces nacinania, aż wszystkie krawędzie poszczególnych wiórów zostaną narysowane.
    3. Umieść wafel na szkiełkach tak, aby linia kostki była w równej odległości od obu. Jeśli nacięcie było wystarczająco głębokie i dobrze wyrównane, niewielka siła działająca na wierzch płytki wystarczy, aby rozszczepić płytkę wzdłuż płaszczyzny kryształu, co skutkuje idealnym pęknięciem. W ten sposób rozbijaj kawałki wafla w sposób ciągły, aby uzyskać pojedyncze wióry.

figure-protocol-2
Rysunek 2: Niestandardowy uchwyt na chipy. Niestandardowy uchwyt na wióry został zaprojektowany tak, aby utrzymać wióry w pozycji pionowej, jednocześnie maksymalizując odsłonięty obszar do trawienia KOH. (A) Rysunek CAD przedstawiający podstawową konstrukcję urządzenia. Ostateczna struktura jest obrabiana z małego bloku teflonu PTFE w celu zapewnienia odporności chemicznej. (B, C) Wióry są umieszczane pionowo w uchwycie, a sztyft PTFE służy do opuszczania ich do kąpieli chemicznej. Liczba ta została zmodyfikowana z32. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

3. Przetwarzanie w skali chipowej 32

  1. Uwolnij wzorzyste rezonatory z ich podłoża krzemowego, aby wytworzyć wolnostojące folie.
    1. Najpierw dodać 40 ml roztworu wodorotlenku potasu (KOH) o stężeniu 45% do naczynia (lub zlewki) i podgrzać do 86 °C za pomocą płyty grzejnej. Przykryj roztwór, aby zapewnić równomierny gradient temperatury.
      UWAGA: KOH jest i drażniący i należy się z nim obchodzić wyłącznie przy użyciu odpowiednich środków ochrony osobistej pod wyciągiem.
    2. Usuń kurz z plastikowego uchwytu na próbkę (z pokrywką) za pomocą silnego zaciągnięcia azotem gazowym i opłucz cienką metalową podkładkę wielkości chipa alkoholem izopropylowym i wysusz suszarką sprężonym azotem. Podkładka będzie działać jako podstawka dla uwolnionej membrany wewnątrz tego uchwytu.
    3. Ostrożnie obierz pokrojone w kostkę frytki z taśmy i zanurz w sonikowanej kąpieli acetonowej na co najmniej 30 sekund, aby usunąć zanieczyszczenia rezystancyjne i powierzchniowe. Zmyj aceton szybkim płukaniem IPA i osusz sprężonym azotem.
    4. OPCJONALNIE: Aby rozcieńczyć warstwę Si3N4 i/lub usunąć przyklejone zanieczyszczenia, zanurz chip w 10% roztworze buforowym kwasu fluorowodorowego (HF) w celu usunięcia 1,55 nm/min. Ten krok jest opcjonalny, ponieważ można go wykonać przed lub po wytrawianiu KOH.
      UWAGA: HF jest silnie trujący, i wymaga szczególnych względów bezpieczeństwa przed użyciem. Należy obchodzić się wyłącznie z odpowiednim przeszkoleniem, rękawicami/fartuchami kwasoodpornymi oraz żelem z glukonianu wapnia przygotowanym na wypadek narażenia.
    5. Aby zapobiec ponownemu przyczepianiu się obcych zanieczyszczeń do chipa, należy go natychmiast umieścić w niestandardowym uchwycie z politetrafluoroetylenu (PTFE)1 pod wyciągiem. Ten uchwyt jest pokazany na rysunku 2.
  2. Wytrawianie na mokro KOH
    1. Opuść niestandardowy uchwyt na wióry do wanny KOH. Przykryj roztwór, aby utrzymać jednolity gradient termiczny. Ponieważ KOH wytrawia krzem z szybkością około 10 μm/h dla temperatury kąpieli ~62 °C i stężenia 45%43,44 (około jednego dnia trawienia dla płytki o grubości 200 μm, w zależności od geometrii urządzenia), ustaw kamerę obok wytrawiacza do monitorowania na duże odległości.
      UWAGA: KOH reaguje z krzemem preferencyjnie wzdłuż płaszczyzny krystalicznej podłoża. Chociaż szybkość wytrawiania wraz z innymi kierunkami jest niewielka, pozostaje nieistotna, wytrawianie narożników powoli2.
    2. Po wytrawieniu całego krzemu wokół rezonatora i uwolnieniu filmu zatrzymaj reakcję, wyjmując naczynie z płyty grzejnej. Ze względu na lepkość KOH, wyjęcie urządzenia prawdopodobnie roztrzaskałoby folię8, więc stopniowo zastępuj kąpiel KOH wodą DI, iteracyjnie pipetując KOH i pipetując w wodzie DI, nigdy nie pozwalając, aby poziom cieczy spadł poniżej górnej części chipa. Powtarzaj ten proces, aż cała objętość naczynia zostanie usunięta.
    3. Aby zapobiec zanieczyszczeniu krzyżowemu KOH i rozpuszczalnikami w dalszej części tego protokołu, przenieś uchwyt chipa do świeżej kąpieli wodnej DI.
      1. Napełnij dużą nadmiarem wody DI, wystarczającą do przykrycia zarówno naczyń do trawienia, jak i DI z miejscem na uchwyt powyżej. Umieść nową kąpiel wodną DI w za pomocą szczypiec, a następnie naczynia do trawienia.
      2. Za pomocą bagnetu delikatnie wyjmij uchwyt wiórów z naczynia do trawienia i, trzymając wiór zanurzony, przenieś go do kąpieli DI. Wyjmij oba naczynia z za pomocą szczypiec, pozostawiając uchwyt na wióry w czystej kąpieli wodnej DI.
  3. Czyszczenie uwolnionego filmu
    1. Po przeniesieniu chipa do świeżej kąpieli wodnej DI, stopniowo zastępuj wodę DI IPA w taki sam sposób, jak w kroku 3.2.2. Ponownie, nigdy nie pozwól, aby poziom cieczy spadł poniżej górnej krawędzi chipa.
    2. Po przeniesieniu płynu z dwóch kąpieli powtórz proces, zastępując IPA metanolem.
    3. Po przelaniu cieczy o wartości dwóch kąpieli wyjmij urządzenie z kąpieli metanolowej i ostrożnie wysusz wzdłuż płaszczyzny chipa delikatnym strumieniem gazowego azotu.
      UWAGA: Uwolniona folia jest niezwykle delikatna i należy obchodzić się z nią ostrożnie. Aby zminimalizować ryzyko zerwania lub zanieczyszczenia folii, urządzenie powinno być trzymane za krawędź lub narożnik wióra za pomocą kleszczy zakończonych włóknem węglowym. Podczas obchodzenia się w kąpieli cieczowej wiór powinien zostać odsunięty od płaszczyzny folii, tak aby płyn po prostu ocierał się o powierzchnię.
    4. Sprawdź urządzenie pod mikroskopem pod kątem zanieczyszczeń, resztek oporu lub wad. W razie potrzeby wyczyść, umieszczając chip z powrotem w metanolu na jakiś czas i ponownie susząc.
  4. Wytrawianie na mokro HF i dodatkowe czyszczenie
    1. Jeśli zanieczyszczenia pozostają odporne na etap czyszczenia metanolem 3.3.4, wytrawić chip w 10% roztworze buforowym HF. Należy zauważyć, że reaguje on z Si3N4 z szybkością około 1,55 nm/min. W wielu przypadkach szybkie zanurzenie może usunąć zewnętrzną warstwę folii.
    2. Po zanurzeniu w HF natychmiast przenieś urządzenie do łaźni wodnej DI na 30 s w celu rozcieńczenia HF.
    3. Przenieś chip do kąpieli IPA na kolejne 30 s, a na koniec przenieś do kąpieli metanolowej na 1-5 minut w zależności od poziomu zanieczyszczenia.
    4. Po upływie żądanego czasu wyjmij wiór z kąpieli metanolowej i delikatnie osusz lekkim powiewem azotu.
    5. Ponownie sprawdź chip i ponownie wyczyść w razie potrzeby. Po uznaniu, że urządzenie jest czyste, delikatnie umieść je w uchwycie na pralce z kroku 3.1.2.

4. Charakterystyka chipa

  1. Charakterystykę należy rozpocząć od załadowania uwolnionej membrany skierowanej do góry do komory próżniowej z portem transmisyjnym do sondowania optycznego. Aby zminimalizować straty mechaniczne, oprzyj chip w komorze, nie używając taśmy ani kleju, aby utrzymać go na miejscu25. Aby zminimalizować tłumienie gazu, pompuj komorę do ciśnienia poniżej 10-7 mbar (patrz dyskusja).
  2. Dźwignia optyczna (OL) do pomiaru przemieszczenia w trybie 34,35.
    UWAGA: Metoda OL ma wiele zalet praktycznych; Ponieważ jednak wymaga sondowania ugięcia kątowego, jest mniej czuła niż interferometria dla niektórych kształtów drgań własnych. Odsyłamy czytelnika dopunktu 33 , aby uzyskać przydatny przegląd odczytu przemieszczeń interferometrycznych rezonatorów membranowych.
    1. Najpierw skoncentruj skolimowaną wiązkę laserową na próbce o rozmiarze plamki porównywalnym z największą badaną cechą. Jest to ważne, ponieważ czułość dźwigni optycznej jest proporcjonalna zarówno do wielkości plamki, jak i mocy odbitej35.
    2. Ustaw wiązkę laserową tak, aby była jak najbardziej zbliżona do normalnego padania na próbkę, zwykle przez retrofleksję do światłowodu. Chociaż kąt padania nie wpływa zbytnio na czułość, upraszcza późniejsze wyrównanie.
    3. Gdy laser pada normalnie, włóż rozdzielacz wiązki między próbkę a soczewkę skupiającą. Beamsplitter odbiera światło odbite od rezonatora.
    4. Umieść zrównoważony fotodetektor wzdłuż ścieżki wybranej wiązki, w dużej odległości od zestawu, najlepiej większej niż długość Rayleigha skupionej wiązki, aby zmaksymalizować czułość35. Schemat konfiguracji OL przedstawiono na rysunku 3A.
  3. Odczyt przemieszczenia i pomiar hałasu termicznego
    1. Przełóż padającą wiązkę wzdłuż rezonatora, aby skupić się na obszarze o krzywiźnie w trybie wysokim. Można to znaleźć, odwołując się do kształtów drgań znalezionych w symulacjach w kroku 1. W razie potrzeby wyrównaj resztę konfiguracji.
    2. Gdy światło pada na podzielony (lub kwadrantowy) fotodetektor, wyjście detektora jest wysyłane do digitizera. Obliczanie gęstości widmowej mocy w czasie rzeczywistym (PSD) zdigitalizowanego sygnału przy użyciu metody szybkiej transformaty Fouriera (FFT)34.
    3. Aby uzyskać wystarczająco czuły pomiar OL, w sygnale szerokopasmowym PSD pojawiają się piki szumu termicznego. Aby zidentyfikować konkretne mody, należy porównać lokalizację szczytów szumu termicznego z częstotliwościami własnymi przewidzianymi w symulacjach w kroku 1. Przykładowy szczyt szumu termicznego pokazano na rysunku 3B. Dla tego pomiaru należy wziąć średnią RMS z kilku oszacowań PSD (periodogramów).
  4. Pierścień energetyczny
    1. Energia zawarta w trybie oscylacyjnym jest proporcjonalna do obszaru znajdującego się pod PSD. Zacznij od śledzenia całki w wąskim paśmie wyśrodkowanym na modalnym piku częstotliwości rezonansowej. Gdy energia jest dodawana do modu, a następnie rozprasza się, będzie to charakteryzować jej rozpraszanie.
    2. Gdy energia zostanie dodana w postaci koherentnego napędu, szczyt (i obszar pod nim) wzrośnie. Aby to osiągnąć, należy umieścić siłownik piezoelektryczny z boku komory próżniowej lub wysłać drugą wiązkę laserową do próbki. W obu przypadkach źródło jest modulowane z częstotliwością rezonansową trybu.
      UWAGA: Dodanie energii do oscylatora można również wykonać, dając mu kopa. Siła impulsu powstająca w komorze próżniowej tworzy natychmiastowy, niespójny biały napęd, który wzbudza wiele trybów jednocześnie kosztem niespójności.
    3. Po wyłączeniu napędu energia oscylacji trybu będzie zanikać wykładniczo. Wywnioskuj szybkość tłumienia oscylatora na podstawie dopasowania wykonanego po pierścieniu. Oblicz modal Q, dzieląc częstotliwość rezonansową przez szybkość tłumienia.
    4. Powtórz tę procedurę pierścienia kilka razy, aby znaleźć średnią Q i zweryfikować spójność wyników.
  5. Odczyt stroboskopowy
    1. Jeśli urządzenie wydaje się dzwonić w sposób nieliniowy lub wyniki różnią się znacznie między pierścieniami, urządzenie może wchodzić w interakcję z sondą i być napędzane procesami fototermicznymi45. Aby uniknąć tego problemu, zastosuj pierścień stroboskopowy10 , w którym sonda jest włączona na kilka sekund i wyłączona na kilka kolejnych. Wystawienie sondy tylko na kilka sekund na raz minimalizuje nagrzewanie się rezonatora.

figure-protocol-3
Rysunek 3: Konfiguracja charakteryzacji. (A) Rysunek przedstawiający podstawową konfigurację i działanie dźwigni optycznej. Skolimowana wiązka laserowa jest skupiana na próbce za pomocą soczewki. Beamsplitter odbiera światło odbite, kierując je do rozszczepionej fotodiody. (B) Przykład termicznego sygnału PSD uśrednionego 50 razy z szerokością pasma rozdzielczości 0,1 Hz. (C) Rezonatory spoczywają na niestandardowym aluminiowym uchwycie, z minimalnym kontaktem fizycznym, aby zminimalizować zewnętrzne straty mechaniczne. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Demonstrujemy protokół, wytwarzając płytkę składającą się z kilku ukośnych rezonatorów wstęgowych o grubości 100 nm34 i charakteryzując ich kilka pierwszych modów wibracyjnych. W tej pracy wstęga ma 7 mm długości i 400 μm szerokości z zaokrągleniami o średnicy 662 μm. Zwracamy uwagę, że chociaż OL zastosowany w tej pracy jest naturalnie przystosowany do modów skręcania, może również wykrywać mody zginania poprzecznego, ustawiając belkę w miejscu niezerowego ugięcia kątowego. Jako ilustrację używam...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Jedną z rzeczy, która wynika z danych na rysunku 5 , jest to, że podczas gdy Q w trybie skręcania odpowiada wartości symulowanej, tryb zginania Q jest niższy niż przewidywano. Nie wpływa to negatywnie na jakość symulacji, ale raczej jest wynikiem zaniedbania zewnętrznych mechanizmów strat, takich jak sprzężenie w trybie substratu46 i tłumienie zacisku. Model rozcieńczenia dyssypacji zastosowany w protokole uwzględnia wszystkie wewnętrzne mechanizmy strat, a zatem wyzn...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy deklarują brak sprzecznych interesów.

Podziękowania

Autorzy pragną podziękować Rolandowi Himmelhuberowi i Optical Sciences Micro/Nano Fabrication Cleanroom za korzystanie z ich obiektów i pomocne dyskusje. Praca ta była wspierana przez National Science Foundation (NSF) poprzez nagrody nr 2239735 i nr 2330310. A.R.A. dziękuje za wsparcie ze strony stypendium CNRS-UArizona iGlobes, a A.D.H. dziękuje za wsparcie ze stypendium Friends of Tucson Optics Endowed Scholarship. Wreszcie, reaktywny wytrawiacz jonowy użyty w tym badaniu został sfinansowany z grantu NSF MRI, ECCS-1725571. Protokół został początkowo opracowany przez A.R.A., a następnie został zmodyfikowany przez A.D.H., C.A.C. i O.A.F. w celu optymalizacji produkcji urządzeń. A.D.H. i D.J.W. napisali manuskrypt wspólnie z pomocą wszystkich współautorów.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
100nm dwustronne Si3N4 na 4'' 200µ m Si wafelWafer ProStandardowe płytki Si3N4 używane do produkcji rezonatorów membranowych
13KHz Radioodtwarzacz Quantrex 70L& R UltradźwiękiStosowany w połączeniu z acetonem do usuwania zanieczyszczeń i utwardzonego oporu z powierzchni wiórów.
Szklana szalka Petriego 150 mm, głębokość 20 mmCorning Incorporated08-747FDo gruntowania HMDS
Plastikowa szalka Petriego 150 mm, głębokość 15 mmTechnologia SupertekS01268 powiedział:Do transportu wafli
2 μ M Filtr strzykawkowyMillipore SigmaSLAP02550Do filtrowania przeciwpyłowego
50 ml zlewki ze szkła borokrzemianowego PYREX GriffinCorning Incorporated, nauki przyrodniczeOgólne pojemniki do kąpieli z płynami
Aceton 99,5% klasy ACS Sigma Aldrich179124Rozpuszczalnik ogólnego przeznaczenia stosowany specjalnie do usuwania odporności na S1813
Pęseta CarboFib TDI MiędzynarodowaTDI 2ACFR-SAPęseta odporna na chemikalia ogólnego przeznaczenia do bezpiecznego manipulowania wiórami w różnych kąpielach
Butla ze sprężonym azotemDostarczane lokalnieSuszenie i czyszczenie
DI WodaDostarczane lokalnieDo czyszczenia wiórów/wafli poprzez rozcieńczanie substancji
Jednorazowe pipety kapilarne 7,0-7,4 mmVWR ScientificDo gruntowania HMDS
Mikroskop cyfrowy Emlimny USBEmlimney powiedział:Do długodystansowego monitorowania postępu wytrawiania na mokro
Heksametylodylazan (HMDS)Sigma Aldrich440191Podkład waflowy
Turbopompa HiCube HiPace 80Odkurzacz PfeifferPompa turbomolekularna używana do pompowania komór próżniowych próbek
Kwas fluorowodorowy 48%Sigma Aldrich695068Kwasowy środek myjący i rozcieńczalnik do filmu, rozcieńczony do 10% po użyciu
ICP-RIE DSE, Versaline DSE IIIPlazma termicznaDo wytrawiania Si3N4
Izopropanol 99,5% klasy ACS Sigma Aldrich190764Służy do przekształcania uwolnionych membran z cieczy w powietrze oraz do czyszczenia uwolnionych folii
Taśma kaptonowa - 1 mila, 1⁄ 2" x 36 jardówULINE (ULINE)S-7595Służy do zabezpieczania płytek i wiórów do płytek nośnych na etapie wytrawiania plazmowego
Krata Ax 225Przekładnia kratowaNarzędzie do cięcia
Powlekarka wirowa Laurell WS 650Korporacja Laurell TechnologiesMaszyna do powlekania wirowego do nakładania jednolitych warstw oporowych na waflach
Nakładki bez maski,  Zobacz materiał MLA150Instrumenty z HeidelberguMaszyna do fotolitografii figure-materials-1=100nm
Metanol 99,8% klasy ACSSigma Aldrich179337Służy do przekształcania uwolnionych membran z cieczy w powietrze oraz do czyszczenia uwolnionych folii
Programista MF-319KajakOpracowywanie odsłoniętych wzorców oporu
Fotorezystuły Microposit serii S1800 G2Firma chemiczna DowDo tworzenia wzorów fotolitograficznych. Ta praca w szczególności wykorzystuje rezystor S1813.
Kontroler MiniVacVarian powiedział:9290191Sterownik pompy jonowej komory próżniowej
MS-H280-Pro Płyta grzejnaONiLABOgólne urządzenie grzewcze
Instrumenty krajowe NI PXI-1033Instrumenty krajoweObudowa systemu akwizycji danych
Ni PXI-4461Instrumenty krajowePrzetwornik analogowo-cyfrowy do akwizycji danych
Wodorotlenek potasu roztwór KOH 45%Sigma Aldrich417661Anizotropowy krzem wytrawiany na mokro
Uchwyt na próbkęWykonane na zamówienieWykonane na zamówienie do trzymania próbek w pozycji pionowej w różnych kąpielach chemicznych
TLB-6700 Laser diodowy z zewnętrzną wnęką prędkościNowy fokus995Optyczne źródło laserowe z dźwignią
Przestrajalny kontroler laserowyNowy fokusTLB-6700 powiedział:Kontroler lasera
Pompa jonowa Starcell Vaclon Plus 55Varian powiedział:9191340Pompa próżniowa z pasywnym zasilaniem
Komora próżniowaKomora próżniowa do izolowania rezonatorów
Widzialny fotoodbiornik komórkowy kwadrantowyNowy fokus23538-WXDzielona fotodioda do optycznego odczytu dźwigni

Bibliografia

  1. Aspelmeyer, M., Kippenberg, T. J., Marquardt, F. Cavity optomechanics. Rev Mod Phys. 86 (4), 1391-1452 (2014).
  2. Zwickl, B. M., et al. High quality mechanical and optical properties of commercial silicon nitride membranes. Appl Phys. Lett. 92 (10), 103125(2008).
  3. Thompson, J. D., et al. Strong dispersive coupling of a high-finesse cavity to a micromechanical membrane. Nature. 452 (7183), 72-75 (2008).
  4. Wilson, D. J., Regal, C. A., Papp, S. B., Kimble, H. J. Cavity optomechanics with stoichiometric SiN films. Phys Rev Lett. 103 (20), 207204(2009).
  5. Fedorov, S. A., et al. Generalized dissipation dilution in strained mechanical resonators. Phys Rev B. 99 (5), 054107(2019).
  6. Engelsen, N. J., Beccari, A., Kippenberg, T. J. Ultrahigh-quality-factor micro- and nanomechanical resonators using dissipation dilution. Nat Nanotechnol. 19 (6), 725-737 (2024).
  7. Reinhardt, C., Müller, T., Bourassa, A., Sankey, J. C. Ultralow-noise SiN trampoline resonators for sensing and optomechanics. Phys Rev X. 6 (2), 021001(2016).
  8. Norte, R. A., Moura, J. P., Gröblacher, S. Mechanical resonators for quantum optomechanics experiments at room temperature. Phys Rev Lett. 116 (14), 147202(2016).
  9. Tsaturyan, Y., Barg, A., Polzik, E. S., Schliesser, A. Ultracoherent nanomechanical resonators via soft clamping and dissipation dilution. Nat Nanotechnol. 12 (8), 776-783 (2017).
  10. Ghadimi, A. H., et al. Elastic strain engineering for ultralow mechanical dissipation. Science. 360 (6390), 764-768 (2018).
  11. Fedorov, S. A., Beccari, A., Engelsen, N. J., Kippenberg, T. J. Fractal-like mechanical resonators with a soft-clamped fundamental mode. Phys Rev Lett. 124 (2), 025502(2020).
  12. Bereyhi, M. J., et al. Perimeter modes of nanomechanical resonators exhibit quality factors exceeding 109 at room temperature. Phys Rev X. 12 (2), 021036(2022).
  13. Peterson, R. W., et al. Laser cooling of a micromechanical membrane to the quantum backaction limit. Phys Rev Lett. 116 (6), 063601(2016).
  14. Rossi, M., Mason, D., Chen, J., Tsaturyan, Y., Schliesser, A. Measurement-based quantum control of mechanical motion. Nature. 563 (7729), 53-58 (2018).
  15. Purdy, T. P., Yu, P. L., Peterson, R. W., Kampel, N. S., Regal, C. A. Strong optomechanical squeezing of light. Phys Rev X. 3 (3), 031012(2013).
  16. Chen, J., Rossi, M., Mason, D., Schliesser, A. Entanglement of propagating optical modes via a mechanical interface. Nat Commun. 11, 943(2020).
  17. Kampel, N. S., et al. Improving broadband displacement detection with quantum correlations. Phys Rev X. 7 (2), 021008(2017).
  18. Mason, D., Chen, J., Rossi, M., Tsaturyan, Y., Schliesser, A. Continuous force and displacement measurement below the standard quantum limit. Nat Phys. 15 (8), 745-749 (2019).
  19. Hälg, D., et al. Membrane-based scanning force microscopy. Phys Rev Appl. 15 (2), L021001(2021).
  20. Chowdhury, M. D., Agrawal, A. R., Wilson, D. J. Membrane-based optomechanical accelerometry. Phys Rev Appl. 19 (2), 024011(2023).
  21. West, R. G., Kanellopulos, K., Schmid, S. Photothermal microscopy and spectroscopy with nanomechanical resonators. J Phys Chem C. 127 (45), 21915-21929 (2023).
  22. Kristensen, M. B., Kralj, N., Langman, E. C., Schliesser, A. Long-lived and efficient optomechanical memory for light. Phys Rev Lett. 132 (10), 100802(2024).
  23. Andrews, R. W., et al. Bidirectional and efficient conversion between microwave and optical light. Nat Phys. 10 (4), 321-326 (2014).
  24. Manley, J., Chowdhury, M. D., Grin, D., Singh, S., Wilson, D. J. Searching for vector dark matter with an optomechanical accelerometer. Phys Rev Lett. 126 (6), 061301(2021).
  25. Wilson, D. J. Cavity optomechanics with high-stress silicon nitride films. , California Institute of Technology. (2012).
  26. Norte, R. A. Nanofabrication for on-chip optical levitation, atom-trapping, and superconducting quantum circuits. , California Institute of Technology. (2015).
  27. Reinhardt, C. Ultralow-noise silicon nitride trampoline resonators for sensing and optomechanics. , McGill University. (2017).
  28. Ghadimi, A. H. Ultra-coherent nano-mechanical resonators for quantum optomechanics at room temperature. , EPFL. (2018).
  29. Tsaturyan, Y. Ultracoherent soft-clamped mechanical resonators for quantum cavity optomechanics. , University of Copenhagen, Niels Bohr Institute, Danish Center for Quantum Optics. (2019).
  30. Sadeghi, P. Study of high-Q nanomechanical silicon nitride resonators. , Technische Universität Wien. (2021).
  31. Bereyhi, M. Ultra low quantum decoherence nano-optomechanical systems. , EPFL. (2022).
  32. Agrawal, A. R. Ultra-High-Q Membrane Optomechanics with a Twist. , University of Arizona, Wyant College of Optical Sciences. (2024).
  33. Barg, A., et al. Measuring and imaging nanomechanical motion with laser light. Appl Phys B. 123, 1-8 (2017).
  34. Pratt, J. R., et al. Nanoscale torsional dissipation dilution for quantum experiments and precision measurement. Phys Rev X. 13 (1), 011018(2023).
  35. Pluchar, C. M., Agrawal, A. R., Wilson, D. J. Quantum-limited optical lever measurement of a torsion oscillator. Optica. 12 (3), 418-423 (2025).
  36. Shin, D. C., Hayward, T. M., Fife, D., Menon, R., Sudhir, V. Active laser cooling of a centimeter-scale torsional oscillator. Optica. 12 (4), 473-478 (2025).
  37. Manley, J., et al. Microscale torsion resonators for short-range gravity experiments. Phys Rev D. 110 (12), 122005(2024).
  38. Condos, C. A., et al. Ultralow loss torsion micropendula for chipscale gravimetry. arXiv. , (2024).
  39. Villanueva, L. G., Schmid, S. Evidence of surface loss as ubiquitous limiting damping mechanism in SiN micro- and nanomechanical resonators. Phys Rev Lett. 113 (22), 227201(2014).
  40. Yang, C., Pham, J. Characteristic study of silicon nitride films deposited by LPCVD and PECVD. Silicon. 10 (6), 2561-2567 (2018).
  41. Microposit S1800 G2 Series Photoresists. Technical Datasheet. Technical Datasheet. , Dow Chemical Co. (2024).
  42. Microposit MS-319 Developer. Technical Datasheet. , Shipley Co. (1997).
  43. Seidel, H., Csepregi, L., Heuberger, A., Baumgärtel, H. Anisotropic etching of crystalline silicon in alkaline solutions: I. Orientation dependence and behavior of passivation layers. J Electrochem Soc. 137 (11), 3612-3626 (1990).
  44. Zubel, I., Kramkowska, M. Etch rates and morphology of silicon (hkl) surfaces etched in KOH and KOH saturated with isopropanol solutions. Sens Actuators A Phys. 115 (2-3), 549-556 (2004).
  45. Metzger, C., Favero, I., Ortlieb, A., Karrai, K. Optical self cooling of a deformable Fabry-Perot cavity in the classical limit. Phys Rev B. 78 (3), 035309(2008).
  46. de Jong, M. H., et al. Mechanical dissipation by substrate-mode coupling in SiN resonators. Appl Phys Lett. 121 (3), 032201(2022).
  47. Metzger, C., Favero, I., Ortlieb, A., Karrai, K. Optical self cooling of a deformable Fabry-Perot cavity in the classical limit. Phys Rev B. 78 (3), 035309(2008).
  48. Moura, J. P., Norte, R. A., Guo, J., Schäfermeier, C., Gröblacher, S. Centimeter-scale suspended photonic crystal mirrors. Opt Express. 26 (2), 1895-1909 (2018).
  49. Norder, L., et al. Pentagonal photonic crystal mirrors: scalable lightsails with enhanced acceleration via neural topology optimization. Nat Commun. 16 (1), 2753(2025).
  50. Høj, D., et al. Ultra-coherent nanomechanical resonators based on inverse design. Nat Commun. 12 (1), 5766(2021).
  51. Shin, D., et al. Spiderweb nanomechanical resonators via Bayesian optimization: inspired by nature and guided by machine learning. Adv Mater. 34 (3), 2106248(2022).
  52. Gärtner, C., Moura, J. P., Haaxman, W., Norte, R. A., Gröblacher, S. Integrated optomechanical arrays of two high reflectivity SiN membranes. Nano Lett. 18 (11), 7171-7175 (2018).
  53. Guo, J., Norte, R., Gröblacher, S. Feedback cooling of a room temperature mechanical oscillator close to its motional ground state. Phys Rev Lett. 123 (22), 223602(2019).
  54. Engelsen, N. J., et al. Optomechanical integration of ultralow dissipation nanomechanical resonators. , Optica Publishing Group. (2022).
  55. Schilling, R., et al. Near-field integration of a SiN nanobeam and a SiO2 microcavity for Heisenberg-limited displacement sensing. Phys Rev Appl. 5 (5), 054019(2016).
  56. Wilson, D. J., et al. Measurement-based control of a mechanical oscillator at its thermal decoherence rate. Nature. 524 (7565), 325-329 (2015).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Membrany z azotku krzemurezonatory o wysokiej dobrociwzorowanie fotolitograficznereaktywne trawienie jonoweodczyt za pomoc d wigni optycznejg sto widmowa mocypomiar wygaszania ringdownsymulacja metod element w sko czonychmody skr tne

Powiązane artykuły