Automatiseret levering af mikrofabrikerede mål for intense laserbestrålingsforsøg

Intense laserstråling eksperimenter af submicrometer skala mål er i øjeblikket udføres på langsom skud satser. Vores protokol løst denne udfordring ved at placere disse mål hurtigt i fokus for laseren på en automatiseret måde. Vores målsystem gør det muligt at indsamle data, der indeholder et stort antal laserskud med målparametre ændret i små trin, samt applikationer, der nyder godt af en høj samlet strålingsdosis.

Visuel demonstration af denne protokol vil vise finesser af wafer fabrikation proces og mål tilpasning. Demonstration mål fabrikation proces er proces ingeniør Nirit Porecki Shamay og Nofar Livni. For at fremstille bagsiden, skal du bruge en 250 mikrometer tyk 100 millimeter diameter høj stress silicium wafer i en one-zero-nul krystal dannelse belagt på begge sider med silicium nitride.

Rengør waferen med acetone og med isopropanol. Drej derefter frakker waferen med HMDS modstår at danne et klæbende lag. Spin frakke wafer med en AZ 1518 positiv fotoresist.

Bag wafer ved 100 grader Celsius i et minut. Photolithograph 1, 000 af 1, 000 mikrometer firkantede åbninger under vakuum, udsætter wafer i en fire til syv-sekunders cyklus til en 400 nanometer UV-lampe, således at waferen er udsat for en samlet fluence på 40 joule per centimeter kvadreret. Brug derefter en AZ 726 udvikler til at afsløre siliciumnitrid og et bad af dehydreret vand for at stoppe processen.

Brug en reaktiv ion etcher til at fjerne silicium nitride i placeringen af firkanter. Placer wafer i en NMP bad i 20 minutter for at fjerne den resterende modstå og fotoresist, der producerer en kopi af masken på silicium nitride lag. Vask det derefter under ferskvand og lad det tørre.

Vask wafer i en 30% 90 grader Celsius kaliumhydroxid løsning til at ætse silicium gennem de firkantede åbninger. For at fremstille forsiden gentages den tidligere beskrevne procedure med en maske formet som tre koncentriske ringe. Brug den reaktive ion etcher til at fjerne siliciumnitrid, hvor ringene er placeret, efterfulgt af et NMP-bad for at fjerne resist og fotoresist rester.

Ru siliciumringene ved at synke waferen i salpetersyre og i en opløsning på 0,02 molarsølvnitrat og fire molære hydrogenfluorid. På den ætsede side af wafer, bruge en fysisk damp aflejring maskine til sputter et lag af et par hundrede nanometer af guld på toppen af en 10 nanometer film af klæbende titanium, nikkel eller krom. Bloker strålen og bringe det første mål i betragtning under en høj forstørrelse mikroskop.

Peg en triangulering lige sensor til ru ring tættest på målet og registrere dens forskydning læsning. Forlader mikroskopet på plads, flytte wafer væk for at rydde strålestien. Brug de to foldespejle og det off-axis parabolske spejl til at justere strålen ved lav effekt ind i mikroskopets synsfelt.

Juster disse tre spejle for at korrigere bygningsfejl i strålen. Resultatet bør være en næsten diffraktion begrænset brændpunkt. Bloker laserstrålen og bringe målet tilbage til fokus for mikroskopet.

Derefter validere sin position ved hjælp af mikroskop og de lige sensorer læsning. Brug software til at implementere en closed loop feedback mellem målets fokalakse manipulator og forskydningssensoren, der aflæsning ved hjælp af den tidligere registrerede forskydningsværdi som setpunkt. Når den lukkede sløjfe positionering har nået en ønsket toleranceafstand fra setpunktet, bestråle målet med en enkelt high-power laser puls.

Optag data fra partikeldiagnostik og gentag processen med det næste mål bragt i fokus af softwaren. Dette mål leveringssystem blev anvendt til at fremskynde ioner fra bagsiden af 600 nanometer tykke guld folier. Her vises en tidsserie af målforskydningen langs fokalaksen.

Værdierne er relative i forhold til omdrejningspunktets setpoint. De grønne prikker angiver, hvornår målforskydningen var inden for en toleranceværdi på et mikrometer fra setpunktet, hvilket er, når der blev taget et laserskud. Thomson parabola ion ion spektrometer spor blev opnået fra 14 på hinanden følgende bestrålinger af 600 nanometer tyk guldfolie mål.

Energispektrum blev afledt af disse spor. Den maksimale stabilitet af den maksimale protonenergi var inden for 10% Efter denne procedure kan undersøgelser af ion- og elektronacceleration fra fast folie neurongeneration udføres på en systematisk måde.