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Engineering

La fabricación de resonadores de anillo partido basadas en nanopilares para la corriente de desplazamiento mediadas resonancias en terahercios metamateriales

Published: March 23, 2017 doi: 10.3791/55289
Automatic Translation
1, 1, 1, 1
1Department of Electrical and Computer Engineering, University of Minnesota

Summary

Se presenta un protocolo para el diseño y fabricación de un nuevo resonador de anillo partido basado en nanopilares (SRR).

Abstract

Terahertz (THz) resonador anillo partido (SRR) metamateriales (MMS) se ha estudiado para el gas, productos químicos, y aplicaciones de detección biomoleculares porque el SRR no se ve afectada por las características ambientales, como la temperatura y la presión que rodea el resonador. La radiación electromagnética en las frecuencias de THz es biocompatible, lo que es una condición crítica, especialmente para la aplicación de la detección biomolecular. Sin embargo, el factor de calidad (factor Q) y las respuestas de frecuencia del resonador de anillo partido basado en película fina tradicional (SRR) MM son muy bajos, lo que limita su sensibilidad y selectividad como sensores. En este trabajo, nuevos MM-SRR basado nanopilares, utilizando corriente de desplazamiento, están diseñados para mejorar el factor Q hasta 450, que es de alrededor de 45 veces mayor que la de los MM tradicionales basados ​​en película delgada. Además del factor Q mayor, los MMs a base de inducir una nanopilares cambios de frecuencia más grandes (17 veces en comparación con el desplazamiento obtenido por la tradiciónal MM a base de película delgada). Debido a los factores Q mejoradas significativamente y cambios de frecuencia, así como la propiedad de la radiación biocompatible, el SRR basada en nanopilares THz son MMS ideales para el desarrollo de sensores biomoleculares con alta sensibilidad y selectividad, sin ocasionar daños o distorsión de los biomateriales. Un nuevo proceso de fabricación se ha demostrado para construir los SRR basado en nanopilares para MMS THz mediadas corriente de desplazamiento. A dos pasos de oro (Au) proceso de galvanoplastia y un proceso de deposición de capa atómica (ALD) se utilizan para crear vacíos sub-10 nm escala entre Au nanopilares. Dado que el proceso es un proceso ALD revestimiento de conformación, un óxido de aluminio uniforme (Al 2 O 3) capa con espesor a escala nanométrica puede ser alcanzado. Por galvanoplastia secuencialmente otra película delgada de Au para llenar los espacios entre Al 2 O 3 y Au, una de empaquetamiento compacto Au-Al 2 O 3 -Au estructura con nano-escala de Al 2 O 3 lagunas pueden serfabricado. El tamaño de las nano-huecos puede estar bien definida controlando con precisión los ciclos de deposición del proceso de ALD, que tiene una precisión de 0,1 nm.

Introduction

Terahertz (THz) metamateriales (MMS) se han desarrollado para sensores biomédicos y dispositivos 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 de frecuencia ágil. Con el fin de mejorar la sensibilidad y la frecuencia de la selectividad de los THz sensores mm, una basada en nanopilares anillo partido resonador (SRR) se ha diseñado utilizando la corriente de desplazamiento generado en el interior de oro (Au) matrices nanopilares para excitar resonancias THz con factores de ultra alta calidad ( factores Q) (~ 450) (Figura 1) 12. A pesar de que las RSR basada en nanopilares muestran altos factores Q y capacidades de detección prometedores, fabricación de tales nanostructurí con altas relaciones de aspecto (más de 40) y las lagunas de nano escala (sub-10 nm) en una amplia zona sigue siendo un reto 13.

La técnica más utilizada para fabricar estructuras a escala nanométrica es la litografía por haz de electrones (EBL) 14, 15, 16, 17. Sin embargo, la resolución de EBL está todavía limitada debido a el tamaño del punto del haz, la dispersión de electrones, las propiedades de la capa protectora, y el proceso de desarrollo 18, 19. Además, no es práctico para la fabricación de nanoestructuras usando EBL en una gran superficie debido a un tiempo de proceso lento y cuesta gran proceso 20. Otra estrategia para lograr nanoestructuras es utilizar una técnica de auto-ensamblaje 21, 22. Por nanocubos de metal de autoensamblaje (CN) en una solución y utilizing la interacción electrostática y la asociación de ligandos poliméricos entre los CN, una matriz unidimensional NC bien organizado, con lagunas de nano escala se puede lograr 23. El tamaño nano-gap depende de los ligandos de polímero entre los CN y puede ser controlado mediante la aplicación de diferentes materiales poliméricos con diferentes pesos moleculares 24, 25, 26. El autoensamblaje es una poderosa técnica para el logro de nanoestructuras escalables y rentables 23. Sin embargo, el proceso de fabricación es más complicado en comparación con los procesos de micro y nano de fabricación convencionales, y el control de los tamaños de nano-GAP no es suficientemente precisa para aplicaciones de dispositivos electrónicos. Con el fin de fabricar con éxito SRR basada en nanopilares, un nuevo método de fabricación deben ser inventó para lograr los siguientes objetivos: i) el proceso de fabricación es fácil de aplicar y es compatible con la convenciónmicro y nano fabricación de procesos al; ii) la fabricación en una gran superficie es aplicable; iii) tamaños nano-gap pueden ser controlados fácilmente y con precisión con una resolución de 0,1 nm y se pueden escalar hasta 10 nm o menos.

Un nuevo método de fabricación se demuestra mediante la combinación de un proceso de galvanoplastia y un proceso de deposición atómica capa (ALD) para fabricar SRR basado en nanopilares. Desde galvanoplastia es un proceso de auto-llenado de bajo costo, es fácil de fabricar estructuras sobre un área grande. ALD es un proceso de deposición química de vapor (CVD) que puede ser controlada con precisión por el ciclo de reacción durante el proceso. La resolución de película delgada puede ser ALD 0,1 nm, y la película delgada se recubre uniformemente con una alta calidad, que es adecuado para crear vacíos nano-escala de 27, 28. array SRR basado en nanopilares con 10 lagunas nm o menos se puede fabricar con éxito en un área de 6 mm x 6 mm. ambos sLos espectros de transmisión THz imulated y medidos muestran comportamientos resonantes con ultra-alta Q-factores y grandes cambios de frecuencia, lo que demuestra la viabilidad de las SRR basada en nanopilares mediadas por la corriente de desplazamiento. El proceso de fabricación detallado se describe a continuación en la sección de protocolo y el protocolo de vídeo puede ayudar a los médicos a comprender el proceso de fabricación y evitar errores comunes asociados con la fabricación de las RSR basada en nanopilares.

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Protocol

Precaución: Varios de los productos químicos utilizados en estas síntesis son tóxicos, altamente inflamable, y puede causar irritación y daños graves a los órganos cuando se toca o se inhala. Por favor, llevar equipo de protección personal adecuado (PPE) al manejar.

1. Preparación de la primera capa de oro (Au) nanopilares matrices (Figura 2a-c y la Figura 2e-g)

  1. Preparación de cobre (Cu) capas de semillas para Au galvanoplastia (Figura 2A, B y la Figura 2e, f)
    1. Utilice una oblea de 4 "de silicio de alta resistividad (Si). (Resistividad: 560-840 Ω · cm) como sustrato La oblea de Si es de tipo N dopado y pulido en un lado (Figura 2A, e).
    2. Cortar la oblea de Si en 2 cm x piezas de 2,5 cm para su uso posterior.
    3. Depositar una capa de 5 nm de cromo (Cr) en la muestra Si el uso de un haz de electrones (E-beam) proceso de evaporación como una capa de adhesión entre el Si y Cu.
    4. Depositar una capa de Cu 10 nm en la parte superior de la capa de Cr existente utilizando unaE-beam proceso de evaporación como la capa de semilla para Au galvanoplastia (Figura 2b, f).
  2. Galvanoplastia la matriz Au nanopilares (Figura 2c, g)
    1. Modelando la matriz nanopilares
      1. Girar fotoprotector capa en la muestra preparada en el apartado 1.1 a 2.000 rpm durante 60 s.
      2. Hornear la muestra sobre una placa caliente a 115 ° C durante 60 s.
      3. Exponer el fotorresistente bajo luz ultravioleta (UV) -luz (poder de ~ 15 mW / cm 2) con una fotomáscara Cr que contiene miles de patrones nanopilares durante 22 s.
      4. Desarrollar con un revelador durante 90 s con agitación.
      5. Enjuagar la muestra con agua desionizada (DI) y el brushing la muestra con una pistola de aire.
    2. Galvanoplastia la matriz Au nanopilares
      1. Retire la sección superior de la resina fotosensible en la muestra con acetona para exponer la capa de semilla de Cu para la conexión de electrodos.
      2. Conectar el samPLE (capa de siembra Cu) al terminal negativo de una fuente de metros con una abrazadera y un cable. En este caso, la muestra es el ánodo durante el proceso de galvanoplastia.
      3. Conectar un trozo de platino (Pt) recubierto Si (mismo tamaño que el de la muestra) a la terminal positiva de la fuente de metros. El PT es el cátodo durante el proceso de galvanoplastia.
      4. Sumergir tanto el cátodo y el ánodo Pt Cu en la solución de Au galvanoplastia. Mantener los dos electrodos uno frente al otro con una distancia de ~ 1 cm.
      5. Encender el medidor de origen y suministrar una tensión constante de 1,12 V. electrochapa Au sobre la muestra durante 8 minutos (velocidad de depósito: ~ 100 nm / min).
      6. Enjuagar la muestra con agua DI, seguido de acetona para eliminar la resina fotosensible.
      7. Enjuagar la muestra con agua DI otra vez y secar con secador con una pistola de aire.
      8. Comprobación de la matriz galvanizado nanopilares Au bajo un microscopio.
      9. Medir el espesor de la UA nanopilares con un perfilómetro (El espesor de laAu nanopilares es ~ 800 nm).
        NOTA: Corriente constante puesta a punto también puede ser utilizado para galvanizar Au nanopilares. Tanto en constante tensión y de corriente constante puesta a punto, la corriente y la tensión ideales utilizado para el Au galvanoplastia puede lograrse mediante ensayo y error.

2. Creación de Nano-huecos entre Au nanopilares (Figura 2d, h)

  1. La eliminación de capas de Cr y Cu
    1. Sumergir la muestra en Cu reactivo de ataque hasta que el color desaparece Cu.
    2. Enjuagar la muestra con agua desionizada y secar con secador con una pistola de aire.
    3. Inspeccionar las Au nanopilares bajo un microscopio.
    4. Sumergir la muestra en Cr máscara reactivo de ataque durante 10 s.
    5. Enjuagar la muestra con agua desionizada y secar con secador con una pistola de aire.
    6. Inspeccionar las Au nanopilares bajo un microscopio.
  2. La fabricación de óxido de aluminio a escala nanométrica (Al 2 O 3) huecos
    1. Calentar el sistema ALD ChamBER a 200 ° C.
    2. Colocar la muestra en el centro de la cámara.
    3. Evacuar la cámara a un vacío y establecer el número de ciclos a 100 (velocidad de depósito: ~ 1 A / ciclo).
    4. Secuencial y alternativamente pulsos de gas trimetilaluminio (TMA) con un periodo de tiempo de 0,015 s y agua (H2O) de vapor con un período de tiempo de 0,015 s en la cámara para depositar uniformemente Al 2 O 3 capas en la muestra. El intervalo de tiempo entre cada pulso es de 5 s. La presión de la cámara durante el impulso TMA es de 10 Torr y la presión durante el H 2 O pulso de vapor es de 2 Torr.
    5. Purgar y el vacío de la cámara entre cada ciclo de la deposición. Depósito de Al 2 O 3 para 100 ciclos y sacar la muestra de la cámara.
    6. Medir el espesor de la ALD Al 2 O 3 usando un elipsómetro.

3. Preparación de la segunda capa de Au de película delgada (Figura 2i-l y la Figura 2m-p)

  1. Preparación de capas de semillas para Cu Au galvanoplastia (Figura 2i, m)
    1. Colocar la muestra en el centro de un soporte de muestras del evaporador de haz de electrones.
    2. Desactivar la rotación de la muestra en el evaporador de haz de electrones.
    3. Depositar una capa de Cr 5 nm sobre la muestra para actuar como una capa de adhesión entre Al 2 O 3 y Cu. Utilice un proceso de evaporación por haz de electrones, sin rotación de la muestra.
    4. Depósito 10 nm Cu en la parte superior de la capa de Cr existente mediante un proceso de evaporación de haz de electrones sin rotación de la muestra como la capa de semilla para Au galvanoplastia.
  2. Galvanoplastia la película delgada de Au (Figura 2j, n)
    1. Conectar la muestra (capa de siembra Cu) al terminal negativo de la fuente de metros con una abrazadera y un cable. En este caso, la muestra es el ánodo durante el proceso de galvanoplastia.
    2. Conectar el cátodo Pt al terminal positivo de la fuente de metros.
    3. Sumergir tanto el cátodo Pt y Cu anode en la solución de Au galvanoplastia. Mantener los dos electrodos uno frente al otro con una distancia de ~ 1 cm.
    4. Encender el medidor de origen y configura voltaje constante de 1,35 V y electroplate Au sobre la muestra durante 16 min.
    5. Enjuagar la muestra con agua desionizada y secar con secador con una pistola de aire.
    6. Inspeccionar el Au galvanizado y la matriz previamente galvanizado nanopilares Au bajo un microscopio.
    7. Medir el espesor de la UA nanopilares con un perfilómetro (espesor de la UA nanopilares es de ~ 400 nm).
      NOTA: Al igual que en el Au galvanoplastia en la sección 1.2.2, corriente constante puesta a punto también puede ser utilizado para galvanizar Au película delgada. Tanto en constante tensión y de corriente constante puesta a punto, la corriente y la tensión ideales utilizado para el Au galvanoplastia puede lograrse mediante ensayo y error.
  3. La eliminación de capas de Cr y Cu (Figura 2 k, o)
    1. Sumergir la muestra en Cu reactivo de ataque durante 10 s.
    2. Enjuagar la muestra con un DI de aguad-golpe seco con una pistola de aire.
    3. Inspeccionar las Au nanopilares bajo un microscopio.
    4. Sumergir la muestra en Cr máscara reactivo de ataque durante 10 s.
    5. Enjuagar la muestra con agua desionizada y secar con secador con una pistola de aire.
    6. Inspeccionar las Au nanopilares bajo un microscopio.
      NOTA: Como alternativa, sumergir la muestra en solución Au galvanoplastia de nuevo para depositar una capa adicional de Au en la parte superior de la segunda capa de Au galvanizado después de la eliminación de Cr y Cu (paso 3.3). Este Au capa adicional aumenta el espesor total de la segunda capa de Au y asegura un buen contacto entre la capa de Au y la capa de Al 2 O 3 (Figura 2i, p).

4. Definición de SRR en forma de C (figura 2q-s y la figura 2u-w)

  1. Modelando la SRR en forma de C (Figura 2 q, u)
    1. Girar capa una resina fotosensible en la muestra a 2000 rpm durante 60 s.
    2. Hornear la muestra en la placa caliente de 115 ° C durante 60 s.
      3. cm2) con una fotomáscara Cr durante 22 s.
    3. Desarrollar con un revelador durante 90 s con agitación.
    4. Enjuagar la muestra con agua DI y el brushing la muestra con una pistola de aire.
  2. Definición en forma de C utilizando molino de iones (Figura 2R, V y Figura 2 s, w)
    1. Coloque la muestra sobre un soporte de muestra de la fábrica de iones usando una cinta conductora de doble cara Cu.
    2. Enfriar la cámara del molino de iones a 6 ° C.
    3. Ion molino de la muestra con un voltaje del haz de 300 V y una corriente del haz de 125 mA durante ~ 30 min.
    4. Sacar la muestra e inspeccionar los Au nanopilares fuera de la forma de C.
    5. Repita el paso 4.2.3 y 4.2.4, si Au es todavía visible fuera de la forma de C.
    6. Sonicar la muestra en acetona para eliminar la resina fotosensible.
    7. Enjuagar la muestra con agua desionizada y secar con secador con una pistola de aire.
    8. Inspeccionar la muestra bajo un microscopio.
    9. Repita el paso 4.2.6 y 4.2.7 si fotoprotector no se elimina totalmente.
      NOTA: Como alternativa, aplicar oxígeno resisten ablandamiento pasos para la fotoprotección antes de retirar la resina fotosensible. Sin embargo, un baño de ultrasonidos es el método más eficaz para eliminar fotorresistente si procede.

5. Eliminación de Al 2 O 3 para el aire Nano-lagunas (Figura 2t, x)

  1. Sumergir la muestra en solución al 5% de fluoruro de hidrógeno (HF) durante 5 minutos para eliminar Al 2 O 3.
  2. Enjuagar la muestra con agua desionizada y secar con secador con una pistola de aire.

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Representative Results

Esquemas de fabricación muestran cada paso (Figura 2a-x). Se recogieron imágenes ópticas (Figura 2a-ac) y microscopio electrónico de barrido (SEM) imágenes (Figura 2AD-ag) para las SRR basada en nanopilares en diferentes etapas de fabricación. Animaciones (Figura 2a-c) ilustran la primera capa de Au nanopilares galvánico y la segunda capa de películas de Au galvanizadas, así como los nano-vacíos creados entre ellos. La figura 2d muestra el esquema de sección transversal de las RSR basada en nanopilares con ambas Al 2 O 3 nano-nano-lagunas y espacios de aire. Imágenes de SEM fueron recogidos por los huecos de la matriz SRR y nano-escala basada en nanopilares entre Au nanopilares (Figura 2AF 2AG, 3e-h). Ambos espectros de transmisión simulada y medida de las muestras con Al 2 O 3 nano-nano-lagunas y espacios de aire se muestra (Figura 3i-l).

jove_content "fo: keep-together.within-page =" 1 "> Figura 1
Figura 1: Ilustración de SRR basada en nanopilares mediadas por la corriente de desplazamiento. (A, b) desplazamiento de corriente (I d) indujo entre dos placas de metal y dos nanopilares por los campos eléctricos E. (C) Esquema de SRR basada en nanopilares definidos por miles de Au nanopilares (H: altura de la nanopilares, A: frente a la zona; d: tamaño nano-GAP; l: ancho de nanopilares y ε: permitividad de los nano-lagunas) . (D) el factor Q del SRR a base de película delgada y SRR basada en nanopilares. Un factor Q de alrededor de 450 se puede lograr con un SRR basado en nanopilares con un tamaño nano-gap de 10 nm. La figura está adaptado con permiso de avanzados materiales ópticos 12.ig1large.jpg "target =" _ blank "> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2
Figura 2: esquemas de fabricación de SRR basada en nanopilares. (A - t) de animación en 3D y transversales esquemáticos del proceso de fabricación de las RSR basada en nanopilares. (Y - AC) Las imágenes ópticas de SRR basada en nanopilares en diferentes etapas de fabricación. (Ad - AG) Imágenes de SEM de las RSR basada en nanopilares en diferentes etapas de fabricación, así como 5 nm de Al 2 O 3 lagunas (AG). La figura está adaptado con permiso de avanzados materiales ópticos 12. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.


Figura 3: Las caracterizaciones de las RSR basada en nanopilares. (A - d) Los sistemas de fabricación de SRR basada en nanopilares. (E - h) Las imágenes SEM de las RSR basada en nanopilares. (I) los espectros de transmisión simulada de Al 2 O 3 nano-gap SRR basada en nanopilares. (J) los espectros de transmisión medida de Al 2 O 3 nano-gap SRR basada en nanopilares. (K) los espectros de transmisión simulada de SRR basada en nanopilares aire nano-gap. (L) Medido espectros de transmisión de SRR basada en nanopilares aire nano-gap. La figura está adaptado con permiso de avanzados materiales ópticos 12. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. </ A>

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Discussion

Esta técnica de fabricación tiene ventajas significativas para la creación de estructuras a escala nanométrica sobre los métodos existentes, tales como la litografía por haz de electrones y la auto-ensamblaje. En primer lugar, las estructuras de escala nanométrica se pueden realizar sobre un área grande (toda una oblea), utilizando una fotomáscara que cuenta con arrays nanopilares, que no es práctico con un proceso de litografía por haz de electrones. En segundo lugar, el proceso de fabricación utiliza un proceso tradicional de escala de disco micro fabricación, que es mucho más rápido, más sencillo y más barato en comparación con la litografía de haz de electrones. En tercer lugar, la escala atómica nano-vacíos pueden ser fácilmente creados por un proceso ALD con tamaños de las características controladas con precisión.

Cr y Cu E-haz evaporaciones sin rotación de la muestra permiten Cr y Cu deposición directamente sobre el sustrato con la deposición de la pared lateral minimizado. Esto es crucial para el siguiente proceso de galvanoplastia Au porque Au sólo puede ser electrochapado sobre la capa semilla Cu que está conectado a la fuente de metros. Como la capa de Cus en la parte superior de la UA nanopilares están desconectados con la capa de Cu sobre el sustrato, Au no puede ser electrodepositado sobre el sustrato. La calidad y el espesor de la electrochapada Au dependen de la tensión de galvanoplastia / corriente y el tiempo de electrodeposición. Mayor voltaje / corriente conduce a una alta velocidad de deposición. Sin embargo, la alta tensión / corriente también puede dar lugar a la deposición de Au baja calidad. Electrochapada Au con baja calidad tiene una conductividad eléctrica inferior en comparación con el material estándar Au, así como una gran cantidad de huecos en Au, lo que reduce la intensidad de la corriente de desplazamiento circular el SRR, que conduce a un comportamiento resonante débil y una magnitud menor de los picos resonantes . Por lo tanto, una tensión / corriente adecuada es esencial para lograr Au nanopilares de alta calidad. tiempo de galvanoplastia y el voltaje / corriente deben ser controlados con precisión también para asegurarse de que el espesor de la película delgada de Au (la segunda capa de Au) es menor que la de la UA nanopilares (la primera capa de Au).

2 O 3 tanto en el sustrato de Si y las paredes laterales de la UA nanopilares. La velocidad de deposición y la calidad de la Al 2 O 3 depositados por ALD depende de la temperatura de reacción dentro de la cámara. Se recomienda una temperatura de reacción de por encima de 200 ° C para lograr una alta calidad de Al 2 O 3 películas. El número de ciclo y la temperatura pueden controlarse con precisión para obtener Al capa 2 O 3 con espesor deseado. El tamaño de las nano-lagunas (Figura 3h) es fundamental para el logro de altos factores Q de los SRR basada en nanopilares. Un aumento de tamaño nano-GAP aumenta el almacenamiento de energía dentro de las nano-huecos, lo que conduce a un alto Q-factor. Sin embargo, el tamaño de nano-vacíos no se puede aumentar sin limitación. Cuando los tamaños de nano-GAP exceden aproximadamente 50 nm, la corriente de desplazamiento entre Au nanopilares cae dramáticamente y es incapaz de pasar a través de la nano-huecos, lo que lleva a la desaparición de las respuestas resonantes. Además, si el tamaño de la Al 2 O 3 nano-huecos es inferior a 2 nm, la tensión de galvanoplastia de Au deposición puede descomponerse la barrera dieléctrica (Al 2 O 3 nano-lagunas), lo que resulta en la conducción entre Au nanopilares y la solución Au galvanoplastia, lo que conduce a una segunda capa de Au galvanizado en la parte superior de la UA nanopilares (una primera capa de oro). Este límite conduce a la dificultad para lograr ultra-delgada de Al 2 O 3 lagunas sin romper la barrera dieléctrica entre Au nanopilares.

Un método de elementos finitos (FEM) se utilizó para simular los SRR (figura 3i y 3k). Tres picos de resonancia en los espectros de transmisión se conocen como el primer modo (1 st), segunda modalidad (2º), y el modo de tercer (3º) del SRR. Los espectros de transmisión de los SRR basado en nanopilares con 10 nm de Al 3 lagunas y 10 espacios de aire nm se midieron usando un espectroscopía THz el dominio del tiempo (Figura 3J y 3l). Todos los espectros de transmisión medida coincide con los datos simulados, lo que demuestra que los SRR basada en nanopilares fabricados cumplen con el diseño esperado.

La combinación de películas delgadas metálicas continuas y lagunas dieléctricas de nanoescala proporcionan estructuras para mayor capacidad de almacenamiento de energía en comparación con las RSR tradicionales basados ​​en película, lo que resulta en la ultra-altas factores Q de alrededor de 450 (más de 45 veces mayor que el factor Q de los tradicionales basados ​​en las RSR de película delgada) y grandes desplazamientos de frecuencia (alrededor de 17 veces mayor que el desplazamiento de la frecuencia de las SRR basados ​​en película delgada). La técnica de fabricación única muestra en esta revista de vídeo permite la fabricación de miles de SRR formando nanopilares sobre un área grande. Desde la formación de Au nanopilares aumenta en gran medida las áreas superficiales de los SRR y el número de huecos de nanoescala apuestaAu nanopilares ween aumenta la cantidad del almacenamiento de energía (cargas eléctricas), ultra-alta Q-factores se pueden conseguir llevando a una alta sensibilidad. Además, las sustancias aplicadas a los SRR basado en nanopilares se presentan dentro de las nano-vacíos contribuyen a los cambios de permitividad de los nano-vacíos, dando como resultado grandes cambios de frecuencia de los SRR basado en nanopilares, lo que conduce a una alta selectividad. Por lo tanto los SRR basada en nanopilares fabricados utilizando técnicas de galvanoplastia y Au ALD son ideales para unidades de detección biomoleculares químico altamente aguda y.

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Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

Este material está basado en trabajo apoyado por un fondo de la puesta en marcha de la Universidad de Minnesota, Twin Cities. Las partes de este trabajo se llevaron a cabo en el Centro de Caracterización de la Universidad de Minnesota, un miembro de la NSF-financiado Investigación de Materiales Instalaciones de red (www.mrfn.org) a través del programa MRSEC. Una parte de este trabajo también se llevó a cabo en el Centro de Nano Minnesota, que recibe el apoyo parcial de la NSF a través del programa NNCI.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Silicon Wafer Siltronic AG N/A 100 mm diameter, N-type, one-side polish, resitivity: 560-840 Ω•cm
Chromium Kurt J. Lesker Company EVMCR35J 99.95% pure
Copper Kurt J. Lesker Company EVMCU40QXQJ 99.99% pure
E-Beam Evaporator System Rocky Mountain Vacuum Tech. N/A RME-2000
S1813 Positive Photoresist Microposit 10018348 N/A
Spinner Best Tools S0114031123 SMART COATER 100
Mask Aligner Midas MDA-400LJ N/A
Digital Hot Plate Thermo Scientific HP131725 Super-Nuvoa series, maximum temperature: 370 °C
MF319 Developer Microposit 10018042 N/A
Acetone Fisher Chemical A18P-4 N/A
Isopropyl Alcohol Fisher Chemical A416-4 N/A
Gold 25 ES RTU Technic Inc. 391427 N/A
Source Meter Keithley N/A 2612 System SourceMeter
Microscope Omax NJF-120A N/A
Profilometer Tencor Instruments N/A Alpha-Step 200
APS Copper Etchant 100 Transfene Company, Inc. N/A N/A
CE-5 M Chromium Mask Etchant Transfene Company, Inc. N/A N/A
Atomic Layer Deposition System Cambridge Nano Tech inc. N/A Savannah series
Ion Mill Etching System Intlvac Thin Film N/A Nanoquest series
Ultrasonic Cleaner Crest Ultrasonics N/A Powersonic series
Hydrofluoric Acid Sigma-Aldrich 244279 Diluted to 5%
Field Emission Gun Scanning Electron Microscope Jeol Ltd. N/A JEOL 6700 series

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Liu, C., Schauff, J., Lee, S., Cho, J. H. Fabrication of Nanopillar-Based Split Ring Resonators for Displacement Current Mediated Resonances in Terahertz Metamaterials. J. Vis. Exp. (121), e55289, doi:10.3791/55289 (2017).

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