tasarım ve yeni bir nanopillar tabanlı bölünmüş halka rezonatör (SRR) imalatı için bir protokol sunulmuştur.
Yöntem makalesi
tasarım ve yeni bir nanopillar tabanlı bölünmüş halka rezonatör (SRR) imalatı için bir protokol sunulmuştur.
SRR böyle rezonatör çevreleyen sıcaklık ve basınç gibi çevresel özelliklere etkilenmez çünkü Terahertz (THz) bölünmüş halka rezonatör (SRR) metamalzemeler (MMS) gaz, kimyasal ve biyomoleküler algılama uygulamaları için çalışılmıştır. THz frekanslarda elektromanyetik radyasyon kritik bir durum, özellikle biyomoleküler algılama uygulama için olan biyo-uyumlu olan. Ancak, kalite faktörü (Q-faktörü) ve geleneksel ince film tabanlı bölünmüş halka rezonatör frekans yanıtları (SRR) MMs sensörler olarak hassasiyetleri ve seçicilik sınırlar çok düşüktür. Bu çalışmada, yeni nanopillar tabanlı SRR MMs, yer değiştirme akımı kullanılarak, etrafında geleneksel ince film tabanlı MMS daha 45 kat daha yüksektir 450 kadar Q-faktörü, geliştirmek için tasarlanmıştır. Geliştirilmiş S-faktörü ile birlikte, nanopillar bazlı MMs geleneksel olarak elde edilen kayma ile karşılaştırıldığında daha geniş bir frekans kaymaları (17 kez sebepal ince film tabanlı MMS). Çünkü önemli ölçüde geliştirilmiş Q-faktörler ve frekans kaymaları yanı sıra biyouyumlu radyasyon özelliği, THz nanopillar tabanlı SRR Biyomalzemelere hasar veya bozulma neden olmadan yüksek hassasiyet ve seçicilik ile biyomoleküler sensörlerin geliştirilmesi için ideal MMs bulunmaktadır. Bir roman üretim süreci değiştirme akımı aracılı THz MMS nanopillar tabanlı SRR'larının inşa etmek kanıtlanmıştır. İki safhalı altın (Au), elektro süreci ve bir atom, tabaka (ALD) işlemi Au nanopillars arasında alt 10 mil çaplı boşlukları oluşturmak için kullanılır. ALD işlemi konformal kaplama işlemi, (Al 2 O 3) nanometre ölçekli kalınlığında bir katman elde edilebilir tek tip, alüminyum oksit olduğu. Sırayla Al 2 O 3 ve Au, yakın bir dolu Au-Al nano ölçekli 2 O 3 -Au yapısı arasındaki boşlukları doldurmak için başka Au ince film elektroliz yoluyla Al 2 O 3 boşluklar olabilirfabrikasyon. Nano-boşlukların boyutu de tam olarak 0.1 nm'lik bir doğruluğa sahiptir ALD işlemi, depozisyon döngüsü kontrol edilerek tanımlanabilir.
Terahertz (THz) meta malzeme (MMS) biyomedikal sensörler ve frekans açısından hızlı cihazları 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 geliştirilmiştir. THz MM sensörlerin hassasiyeti ve frekans seçiciliği artırmak için, bir nanopillar tabanlı bölünmüş halka rezonatör (SRR) (ultra yüksek kaliteli faktörler ile THz rezonansa heyecanlandırmak için nanopillar dizileri altın (Au) içinde oluşturulan değiştirme akımı kullanılarak dizayn edilmiştir Q-faktörler) (~ 450) (Şekil 1) 12. nanopillar tabanlı SRR'ler yüksek Q-faktörleri ve gelecek vaat eden algılama yeteneklerini, bu tür nanostructur imalatını göstermek olsa dageniş bir alanda yüksek boy oranları (40'dan fazla) ve nano ölçekli boşluklar (alt 10 nm) ile es zorlu 13 kalır.
Nano-ölçekli yapıların imal etmek en yaygın olarak kullanılan teknik elektron ışını litografi (EBL) 14, 15, 16, 17 olduğunu. Ancak, EBL çözünürlüğü nedeniyle hala ışın spot büyüklüğü, elektron saçılması, karşı özellikleri ve gelişim süreci 18, 19 ile sınırlıdır. Buna ek olarak, bağlı yavaş bir süreç zaman geniş bir alan üzerinde EBL kullanılarak nano imal etmek pratik değildir ve büyük işlem 20 dir. Nano elde etmek için başka bir strateji, bir kendi kendine montaj tekniği 21, 22 kullanmaktır. bir çözelti ve util kendinden montaj metal nanocubes (NCS) ileelektrostatik etkileşim ve NC'ler arasındaki polimer ligandların ilişki izing, nano ölçekli boşlukları ile iyi organize tek boyutlu NC dizisi 23 elde edilebilir. Nano boşluk boyutu NC'ler arasında bir polimer ligandlara bağlıdır ve farklı molekül ağırlıkları 24, 25, 26 sahip olan farklı polimer malzeme uygulanarak kontrol edilebilir. Self-montaj ölçeklenebilir ve maliyet-etkin nano 23 ulaşmak için güçlü bir tekniktir. Bununla birlikte, imalat işlemi geleneksel mikro ve nano üretim işlemleri ile karşılaştırıldığında daha karmaşıktır, ve nano-boşluk boyutlarının kontrol elektronik cihaz uygulamaları için yeterince kesin değildir. başarıyla nanopillar tabanlı SRR'larının imal etmek amacıyla, yeni bir üretim yöntemi aşağıdaki hedeflere ulaşmak için icat edilmelidir: i) üretim süreci uygulamak kolaydır ve kongre ile uyumludurEl mikro ve nano fabrikasyon süreçleri; ii) geniş bir alana fabrikasyon uygulanabilir; iii) nano boşluk boyutları kolayca ve tam olarak 0.1 nm çözünürlükte ile kontrol edilebilir ve 10 nm ya da daha düşük küçültülmüş olabilir.
Bir yeni bir üretim yöntemi nanopillar tabanlı SRR'larının imal etmek, bir elektro işleminin bir kombinasyonu ve bir atomik, tabaka (ALD) işlemi kullanılarak gösterilmiştir. galvanik düşük maliyet ile kendi kendini dolum işlemi olduğundan, geniş bir alana yapıları imal etmek kolaydır. ALD tam işlem sırasında, reaksiyon döngüsü ile kontrol edilebilir bir kimyasal buhar biriktirme (CVD) işlemidir. ALD ince film çözünürlüğü 0.1 nm olabilir, ve ince film homojen, nano ölçekli boşluklar 27, 28 oluşturmak için uygun olan bir yüksek kaliteli, kaplanır. 10 mil boşluklar ya da daha az olan Nanopillar bazlı SRR dizi başarılı 6 mm x 6 mm bir alan üzerinde imal edilebilir. Hem simulated ve ölçülen THz iletim spektrumu değiştirme akımı aracılığı nanopillar tabanlı SRR'ların fizibilitesini kanıtlamaktadır, Q-faktörler ve geniş frekans kaymaları ultra-yüksek olan rezonans davranışlar gösterir. Ayrıntılı fabrikasyon süreci protokol bölümünde aşağıda tarif edilir ve video protokol uygulayıcıları fabrikasyon süreci anlamak ve nanopillar tabanlı SRR'ların imalat ile ilişkili yaygın hatalardan kaçınmak için yardımcı olabilir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Dikkat: Bu sentezlerde kullanılan kimyasalların bazıları son derece yanıcı, toksik, ve dokunulduğunda veya solunduğunda tahriş ve şiddetli organ hasarına neden olabilir. işlerken uygun kişisel koruyucu ekipman (KKE) giyiniz.
İlk altın (Au) Nanopillar Dizilerinin Katman (Şekil 2a-c ve Şekil 2e-g) 1. Hazırlık
Au Nanopillars arasında Nano boşlukların 2. Yaratma (Şekil 2d, h)
Bir Au İnce Film İkinci Katman 3. Hazırlama (Şekil 2i-l ve Şekil 2m-p)
C-şekil SRR'ın 4. Tanımı (Şekil 2q-ler ve Şekil 2u-w)
Hava Nano boşluklar Al 2 O 3 5. Temizleme (Şekil 2t x)
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Fabrikasyon düzenleri her adımı (Şekil 2a-x) göstermektedir. Optik görüntü (Şekil 2y-AC) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri (Şekil 2ad-ag) farklı imalat aşamalarında nanopillar tabanlı SRR'ların için toplandı. Animasyonlar (Şekil 2a-c) elektrolitik Au nanopillars ilk katmanını ve elektro Au filmlerin ikinci kat yanı sıra aralarında oluşturulan nano boşluklar göstermektedir. Şekil 2d Al
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu imalat tekniği, örneğin E-ışın demeti litografi ve kendi montaj gibi mevcut yöntemlere göre, nano ölçekli yapıları oluşturmak için önemli avantajları vardır. İlk olarak, nano-ölçekli yapılar E-ışın litografi süreci ile pratik değildir nanopillar dizileri, özellikleri bir photomask kullanarak geniş bir alana (tüm gofret) üzerinden gerçekleştirilebilir. İkinci olarak, üretim süreci E-ışın litografi ile karşılaştırıldığında, çok daha hızlı basit ve ucuz bir geleneksel gofret ölçekli mikro fabrikasyon sürecini kullanır. ...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.
Bu malzeme Minnesota, Twin Cities Üniversitesi'nde bir start-up fonu tarafından desteklenen çalışma dayanmaktadır. Bu çalışmanın parçaları Karakterizasyonu Tesisi, Minnesota, MRSEC programı üzerinden NSF tarafından finanse edilen malzemeler Araştırma Olanakları Ağı (www.mrfn.org) üyesi Üniversitesi'nde gerçekleştirildi. Bu çalışmanın bir kısmı da NNCI programı aracılığıyla NSF kısmi destek almaktadır Minnesota Nano Merkezi'nde gerçekleştirildi.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Silikon Gofret | Siltronic AG | N/A | 100 mm çap, N tipi, tek taraflı cila, direnç: 560-840 & Omega; &boğa; cm |
| Krom | Kurt J. Lesker Company | EVMCR35J | %99,95 saf |
| Bakır | Kurt J. Lesker Company | EVMCU40QXQJ | %99,99 saf |
| E-Beam Evaporatör Sistemi | Rocky Mountain Vakum Teknolojisi | N/A | RME-2000 |
| S1813 Pozitif Fotorezist | Mikropozit | 10018348 | /A |
| Spinner | S0114031123 En İyi Araçlar | SMART COATER 100 | |
| Maske Hizalayıcı | Midas | MDA-400LJ | N/A |
| Dijital Sıcak Plaka | Termo Bilimsel | HP131725 | Super-Nuvoa serisi, maksimum sıcaklık: 370 °C; C |
| MF319 Geliştirici | Mikropozit | 10018042 | Yok |
| Aseton | Fisher Kimyasal | A18P-4 | Yok |
| İzopropil Alkol Fisher | Kimyasal | A416-4 | Yok |
| Altın 25 ES RTU | Teknik A.Ş. | 391427 | Yok |
| Kaynak Ölçer | Keithley | Yok | 2612 Sistem Kaynak |
| Ölçer Mikroskobu | Omax | NJF-120A | |
| Yok Profilometre | Tencor Instruments | Yok | Alfa-Adım 200 |
| APS Bakır Etchant 100 | Transfene Company, Inc. | N/A | N/A |
| CE-5 M Krom Maske Etchant | Transfene Company, Inc. | N/A | N/A |
| Atomik Katman Biriktirme Sistemi | Cambridge Nano Tech, inc. | Yok | Savannah serisi |
| İyon Değirmeni Aşındırma Sistemi | Intlvac İnce Film | Yok | Nanoquest serisi |
| Ultrasonik Temizleyici | Crest Ultrasonik Yok | Powersonic serisi | |
| Hidroflorik Asit | Sigma-Aldrich | 244279 | % 5'e Seyreltilmiş |
| Alan Emisyon Tabancası Taramalı Elektron Mikroskobu | Jeol Ltd. | N/A | JEOL 6700 serisi |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste