Моделирование, изготовление и характеристика ТГц метаматериала Амортизаторы

Общая цель этой процедуры заключается в моделировании, изготовлении и определении характеристик терагерцовой структуры поглотителя метаматериала. Во-первых, выполните моделирование для определения оптимальной конструкции поглотителя метаматериала. Затем изготовьте эту оптимизированную конструкцию.

Затем оцените экспериментальные характеристики поглотителя с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье. Полученные в результате однополосные, двухполосные и широкополосные устройства поглощения метаматериала ertz способны поглощать более 80% на резонансном пике. А в сочетании с соответствующим датчиком они могут применяться в визуализации и спектроскопии ERTZ.

Технология, над которой мы работаем, позволит нам создавать небольшие портативные терагерцовые системы визуализации, которые будут портативными, работая над технологиями метаматериалов, которые мы надеемся интегрировать с такими датчиками, как барометры, мы надеемся достичь высокой скорости и высокой чувствительности устройств. Применение этого метода распространяется на быстрое проектирование, моделирование, изготовление и определение характеристик прототипов терагерцовых метаматериальных устройств. Этот метод не только демонстрирует, как телемедицинский поглотитель метаматериала может быть применен для проектирования и изготовления других устройств и компонентов из метаматериалов, таких как фильтры, модуляторы, идеальные линзы и плащи-невидимки.

Следуйте разделу моделирования в протоколе журнальной статьи, чтобы спроектировать поглотитель метаматериала с желаемыми характеристиками спектра поглощения. Очистите кремний в последовательных растворах от оптического прозрачного ацетона и изопропанола. Сначала погрузить в растворитель при температуре 50 градусов Цельсия на 10 минут, а затем подвергнуть ультразвуковому перемешиванию.

Затем испарите металлический бислой титана и золота на кремнии с помощью электронно-лучевого испарителя. Обратите внимание, что толщина металла должна быть больше глубины скин-слоя при желаемой рабочей частоте. После очистки в растворителях, как описано выше, нанесите пипеткой VM 651 праймер на образец и оставьте его отдыхать на 20 секунд.

Затем вращайте образец со скоростью 4 000 об/мин в течение пяти секунд и выпекайте на контактной горячей плите при температуре 120 градусов Цельсия в течение 60 секунд. Нанесите полиамид пипеткой на образец и дайте ему расслабиться на 20 секунд. Не забудьте дать полиамиду нагреться до комнатной температуры после извлечения из морозильной камеры.

Это необходимо для того, чтобы сохранить свойства наполнения с течением времени. Сначала раскрутите образец со скоростью 500 об/мин в течение пяти секунд с ускорением 100 об/мин до отрицательного и нарастайте до 6 000 об/мин с ускорением 500 об/мин до отрицательного в течение 60 секунд. Затем запекайте образец на контактной горячей плите при температуре 140 градусов Цельсия в течение пяти минут.

Чтобы получить более толстую полиамидную пленку, отжмите несколько слоев или уменьшите конечную скорость отжима. Отверждите полиамид на контактной горячей плите при температуре 220 градусов Цельсия в течение 10 минут. Затем нанесите 15%2010 PMMA на образец и вращайте его при 5 000 об/мин в течение 60 секунд.

Удалите излишки резиста, которые поползли на обратную сторону образца с помощью ацетона. Затем выпекать в аэрогриле при температуре 180 градусов Цельсия в течение 30 минут. После того как образец остынет до комнатной температуры, нанесите на образец 4%2041 PMMA, отжмите и запекайте, как показано ранее.

Теперь спроектируем файл задания в Tanner L.Редактируем разбивку на полигоны по компоновке Beamer. И, наконец, отправьте заявку регистратору луча с помощью программного обеспечения Bell на основе Java. Напишите желаемое задание, используя дозу 450 микрокюри в квадрате на шестиэлектронном лучевом райдере VB.

Затем проявите образец в растворе один к одному MIBK to IPA при температуре 23 градуса Цельсия в течение 60 секунд. Промойте в изопропаноле. Затем проверьте точность рисунка на оптическом микроскопе.

Если особенности плохо устранены, удалите стойкий оптический ацетон и изопропанол и начните сначала. Деси накипь образец с кислородом с помощью гала-излучения, затем плазменная подготовка бочкового плети испаряет 20 нанометров титана и 150 нанометров золота с помощью электронно-лучевого испарителя. Вставьте образец в стакан с теплым ацетоном и нагрейте до 50 градусов Цельсия на водяной бане в течение четырех часов с помощью пипетки.

Обильно промойте образец теплым ацетоном. Теперь осмотрите образец на глаз на предмет отрыва металла от мест, где присутствовал ПММА. Если отрыв продвигается медленно, поместите стакан в ультразвуковую водяную баню на две минуты.

Наконец, осмотрите образец под оптическим микроскопом. Включите подачу азота к Фурье, преобразуйте инфракрасный спектрометр. Нажмите кнопку FIR на передней панели блока управления спектрометром, чтобы включить ртутную дуговую лампу.

Вставьте шестимикронный многослойный светоделитель в соответствующий слот в блоке интерферометра. Далее проветриваем отсек для образцов спектрометра и вставляем в него блок отражения на 30 градусов. Поместите семимиллиметровую апертуру поверх отверстия блока отражения, а поверх этого поставьте золотое зеркало.

Теперь вакуумируйте отсек для образцов до давления пять миллибар. Запустите программное обеспечение opus и загрузите файл конфигурации для проведения измерений в диапазоне от 30 до 300 обратных сантиметров. И, конечно же, светодиод на передней части отсека для детектора мигает зеленым цветом, указывая на то, что сканер работает.

Убедитесь, что форма интерферограммы соответствует ожидаемой. Выполните 100 сканирований фона, чтобы получить спектр фона. Проветрите отсек для образцов, снимите зеркало и положите образец на отверстие лицевой стороной вниз.

Убедитесь, что центр образца находится в середине отверстия, а затем освободите отсек для образцов. Затем выполните 1000 сканирований образцов, чтобы получить спектр образцов. Программное обеспечение автоматически сравнивает спектр образца с фоном, и истинный спектр отражения образца отображается на экране.

На этих рисунках показаны спектры поглощения для поглотителей метаматериалов с различной толщиной диэлектрических прокладок. Образец полиамида толщиной 7,5 микрон без структуры электрического кольцевого резонатора имеет максимальное поглощение 5% во всем интересующем частотном диапазоне. Экспериментальные данные показывают резонансный пик на частоте 2,12 терагерц с амплитудой поглощения 77%.

Этот результат отлично согласуется с смоделированным максимумом поглощения 81% при частоте 2,12 терагерц. Здесь данные генерируются из поглотителей MM с одинаковой геометрией ERR для полиамида разной толщины от одного до 7,5 микрон, а также для абсорбера, где диэлектрик представляет собой три микрона диоксида кремния. По мере увеличения толщины полиамида с одного микрона до 3,1 микрона пиковое поглощение увеличивается.

Но при толщине полиамида более 3,1 мкм наблюдается небольшое снижение пикового значения поглощения. Отчетливое красное смещение в 0,25 терагерц наблюдается при увеличении толщины полиамида с одного микрона до 7,5 микрон. Эффективная диэлектрическая проницаемость и проницаемость могут быть извлечены из моделируемых данных путем инверсии параметров S, как показано здесь для моделируемого поглотителя MM с полиамидной прокладкой толщиной 3,1 микрона.

Вещественные части оптической констанцы пересекаются близко к нулю, что является условием, необходимым для нулевого отражения на частоте максимального поглощения. Имеется пик мнимой составляющей проницаемости, подразумевающий высокую абсорбцию. Эрл. FDTD также может быть использован для определения местоположения абсорбции в структуре ММ.

Эти графики ясно демонстрируют, что большая часть энергии рассеивается в виде омических потерь в слое ERR и в виде диэлектрических потерь в первых 500 нанометрах полиамида. Ниже этого слоя для некоторых приложений, таких как терагерцовая спектроскопия, требуются датчики, демонстрирующие широкополосное терагерцовое поглощение. Мы разработали две стратегии для реализации такого широкополосного поглощения.

Первая стратегия накладывает чередующиеся слои металлических RR и диэлектрических слоев поверх непрерывной плоскости заземления в разных слоях, кресты разной длины, поддерживают несколько резонансных мод, расположенных близко друг к другу в спектре поглощения. Путем настройки толщины диэлектрика многослойная структура может быть согласована с импедансом свободного пространства на каждой резонансной частоте и полученным широкополосным поглощением. Затем используется стандартный процесс регистрации электронного пучка, чтобы выровнять RS друг над другом за секунду. Стратегия.

Четыре буквы R, включенные в четырехцветный суперпиксель, спроектированы на одном диэлектрическом слое. Такое устройство намного проще в изготовлении, чем многослойный абсорбер. На этом графике показан спектр поглощения и смоделированные данные для многослойного поглотителя мм указанных размеров.

Однослойная структура имеет один резонансный пик на частоте 5,42 терагерц, на котором поглощается 78% электромагнитного излучения. В отличие от этого, трехслойное устройство имеет три близко расположенных резонансных пика с широкой полосой частот от 4,08 терагерц до 5,94 терагерц, где поглощение превышает 60%.Чтобы понять происхождение спектральных характеристик смоделированных распределений поглощения в плоскости XZ трех резонансов, построены графики. Эти распределения ясно показывают, что каждый ERR вносит свой вклад в широкополосное поглощение после освоения.

Эта техника может быть выполнена менее чем за четыре восемь часов, если она выполнена правильно. При попытке выполнить эту процедуру важно помнить о методичности и последовательности при выполнении этапов изготовления. После просмотра этого фильма у вас будет очень хорошее представление о технологиях микро-нанопроизводства, которые мы используем, что позволяет нам производить ряд устройств и компонентов ertz, включая поглотители метаматериалов.