חומר זה מבוסס על עבודה נתמך על ידי קרן הזנק באוניברסיטת מינסוטה, ערים תאומות. חלקים של עבודה זו בוצעו במתקן אפיון, מאוניברסיטת מינסוטה, חבר של רשת מתקני מחקר חומרים במימון NSF (www.mrfn.org) באמצעות תוכנית MRSEC. חלק על עבודה זו בוצעה במרכז ננו מינסוטה המקבלת תמיכה חלקית מן NSF באמצעות תוכנית NNCI.

זהירות: כמה כימיקלים המשמשים סינתזות אלה הם רעילים, דליק מאוד, ועלול לגרום לגירוי ונזק איברים חמור כשנוגעים בהם או בשאיפה. אנא ללבוש ציוד מגן אישי מתאים (PPE) בעת הטיפול. 1. הכנה של השכבה הראשונה של זהב (Au) Nanopillar מערכים (איור-ג 2a ואיור 2E-ז) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת נחושת (Cu) שכבות זרע עבור אלקטרוליטי Au (איור 2 א, ב ואיור 2e, ו) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש רקיק 4 &quot;סיליקון התנגדות גבוהה (Si). (התנגדות: 560 - 840 Ω · ס&quot;מ) כמו המצע רקיק Si הוא מסוממים N-סוג ומלוטש בצד אחד (איור 2 א, ה). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים את Si רקיק לתוך 2 ס&quot;מ × 2.5 ס&quot;מ חתיכות לשימוש מאוחר יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפקיד כרום ננומטר 5 (Cr) שכבת על מדגם סי באמצעות תהליך אידוי אלומת אלקטרונים (E-beam) כנדבך הדבקה בין Si ו Cu. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפקיד רובד Cu 10 ננומטר על גבי שכבת Cr הקיים באמצעותE-beam תהליך אידוי כמו שכבת זרע עבור אלקטרוליטי Au (איור 2b, ו). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Electroplating מערך nanopillar Au (איור 2 ג, ז) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דפוסי מערך nanopillar <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין מעיל photoresist על מדגם מוכן בסעיף 1.1 ב 2000 סל&quot;ד במשך 60 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אופים את המדגם על צלחת חמה ב 115 מעלות צלזיוס למשך 60 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף את photoresist תחת אולטרה סגול (UV) קלה (כוח של 2 ~ 15 mW / cm) עם photomask Cr המכיל אלפי דפוסים nanopillar עבור 22 s. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיתוח עם יזם עבור 90 s עם תסיסה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המדגם עם יונים (DI) מים ולפוצץ-לייבש את המדגם עם רובה אוויר. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Electroplating מערך nanopillar Au <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את החלק העליון של photoresist על המדגם עם אצטון כדי לחשוף את שכבת זרע Cu לחיבור האלקטרודה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את סםple (שכבת זרע Cu) למסוף השלילי מטר מקור באמצעות מהדק חוט. במקרה זה, המדגם הוא האנודה במהלך תהליך אלקטרוליטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר חתיכת פלטינה (Pt) מצופה Si (באותו גודל כמו המדגם) להדק החיובי של מד המקור. Pt הוא הקתודה במהלך תהליך אלקטרוליטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לצלול הוא קתודת Pt ו Cu לאנודה פתרון אלקטרוליטי Au. שמור את שתי אלקטרודות זה מול זה, תוך שמירת מרחק של ס&quot;מ 1 ~. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפעיל מונה מקור אספקת מתח קבוע של 1.12 V. Electroplate Au על המדגם עבור 8 דקות (שיעור בתצהיר: ~ 100 ננומטר / min). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המדגם עם מים די, ואחריו אצטון כדי להסיר את photoresist. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המדגם עם מים די שוב מכה-יבש עם רובה אוויר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את מערך nanopillar Au electroplated תחת מיקרוסקופ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את עובי של nanopillars Au עם profilometer (עוביAu nanopillars הוא ~ 800 ננומטר). הערה: הגדרת זרם קבועה יכולה לשמש גם כדי Electroplate nanopillars Au. בשני המתח הקבועים קופץ סט זרם קבוע, המתח הנוכחי והאידיאלי המשמש אלקטרוליטי Au יכול להיות מושגת על ידי ניסוי וטעייה. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. יצירת-פערים ננו בין Au Nanopillars (איור 2, ח) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסרת שכבות Cr ו Cu <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לצלול מדגם etchant Cu עד שצבע Cu נעלם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המדגם עם מים די ולפוצץ-יבש עם רובה אוויר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את nanopillars Au תחת מיקרוסקופ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לצלול מדגם etchant מסכת Cr עבור 10 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המדגם עם מים די ולפוצץ-יבש עם רובה אוויר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את nanopillars Au תחת מיקרוסקופ. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המצאה של תחמוצת אלומיניום בקנה מידה ננו (Al 2 O 3) פערים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחמם את צ&#39;אם המערכת תלדבער 200 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את הדוגמה במרכז החדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משאבה למטה בתא ואקום ולהגדיר את מספר מחזור ל -100 (שיעור בתצהיר: ~ 1 / מחזור). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברצף ולחילופין הדופק trimethylaluminum (TMA) גז עם תקופת זמן של 0.015 ים ומים (H 2 O) אדי עם תקופת זמן של 0.015 שניות לתוך תא להפקיד באופן אחיד אל 2 O 3 שכבות על המדגם. פער הזמן בין דופק בכל הוא 5 ימים. הלחץ הקאמרי במהלך דופק TMA הוא 10 Torr והלחץ במהלך 2 H O אדי דופק הוא 2 Torr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טהר ושואבים אבק הקאמרי בין כל מחזור של בתצהיר. הפקדה אל 2 O 3 עבור 100 מחזורים ולהוציא המדגם מהאולם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את עובי של 3 אלד אל 2 O באמצעות ellipsometer. </li></ol></li></ol> 3. הכנת את השכבה השנייה של סרט דק Au (איור 2i-l ואיור 2m-p) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת שכבות Cu זרע עבור אלקטרוליטי Au (איור 2i, מ &#39;) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את הדוגמא במרכזו של בעל מדגם מאייד E-קורה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כבה את הסיבוב של המדגם בשנת המאייד-קרן E. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפקיד רובד 5 ננומטר Cr על מדגם לפעול כנדבך הדבקה בין אל 2 O 3 ו Cu. השתמש תהליך אידוי קורה אלקטרוני ללא רוטציה מדגמת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפקדה של 10 ננומטר Cu על גבי שכבת Cr קיימת באמצעות תהליך אידוי הקורה אלקטרוני ללא רוטציה המדגם שכבת זרע עבור אלקטרוליטי Au. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Electroplating סרט Au הדק (איור 2J, n) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את המדגם (שכבת זרע Cu) למסוף השלילי של מד המקור באמצעות מהדק חוט. במקרה זה, המדגם הוא האנודה במהלך תהליך אלקטרוליטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר הקתודה Pt להדק החיובי של מד המקור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לצלול הוא קתודת Pt ו Cu Anodדואר בפתרון אלקטרוליטי Au. שמור את שתי אלקטרודות זה מול זה, תוך שמירת מרחק של ס&quot;מ 1 ~. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את מקור מטר ולהקים מתח קבוע של 1.35 V ו- Electroplate Au על המדגם במשך 16 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המדגם עם מים די ולפוצץ-יבש עם רובה אוויר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את Au electroplated ואת מערך nanopillar electroplated Au בעבר תחת מיקרוסקופ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את עובי של nanopillars Au עם profilometer (עובי של nanopillars Au הוא ~ 400 ננומטר). הערה: בדומה אלקטרוליטי Au בסעיף 1.2.2, הגדרת זרם קבועה יכולה לשמש גם כדי Electroplate Au סרט דק. בשני המתח הקבועים קופץ סט זרם קבוע, המתח הנוכחי והאידיאלי המשמש אלקטרוליטי Au יכול להיות מושגת על ידי ניסוי וטעייה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסרת שכבות Cr ו Cu (איור 2k, טו) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לצלול מדגם etchant Cu עבור 10 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המדגם עם מים דיד מכה-יבשה עם רובה אוויר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את nanopillars Au תחת מיקרוסקופ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לצלול מדגם etchant מסכת Cr עבור 10 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המדגם עם מים די ולפוצץ-יבש עם רובה אוויר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את nanopillars Au תחת מיקרוסקופ. הערה: לחילופין, להטביע את המדגם בפתרון אלקטרוליטי Au שוב להפקיד שכבה נוספת של Au על גבי שכבת Au electroplated השני לאחר הסרת Cr ו Cu (שלב 3.3). שכבה נוספת Au זה מגדיל את העובי הכולל של שכבת Au השני ומבטיח קשר טוב בין שכבת Au ואת השכבה אל 2 O 3 (איור 2i, עמ &#39;). </li></ol></li></ol> 4. הגדרת SRR C-צורה (איור 2Q-ים ואיור 2U-w) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דפוסים SRR C-צורה (איור 2Q, u) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין מעיל photoresist על מדגם ב -2,000 סל&quot;ד במשך 60 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אופים את המדגם על צלחת חמה של 115 מעלות צלזיוס למשך 60 שניות. </li><li&gt; Expose photoresist תחת UV-אור (כוח של ~ 15 mW / cm 2) עם photomask Cr עבור 22 s. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיתוח עם יזם עבור 90 s עם תסיסה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המדגם עם מים די ולפוצץ-לייבש את המדגם עם רובה אוויר. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרת C-צורה בעזרת שהסיכויים (איור 2 יח &#39;, נ&#39; ואיור 2s, w) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף המדגם על בעל מדגם שסיכויים באמצעות קלטת מוליך דו צדדית Cu. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקרר את תא שהסיכויים עד 6 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יון טחנת המדגם עם מתח הקורה של 300 וולט ו זרם הקורה של 125 מילי-אמפר עבור ~ 30 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את המדגם ולבדוק את nanopillars Au מחוץ בצורת C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלב 4.2.3 ו 4.2.4 אם Au עדיין גלוי מחוץ בצורת C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Sonicate המדגם אצטון כדי להסיר את photoresist. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המדגם עם מים די ולפוצץ-יבש עם רובה אוויר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את הדגימה תחת מיקרוסקופ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלב 4.2.6 ו -4.2.7 אם photoresist לא יוסר לחלוטין. הערה: לחלופין, חל חמצן להתנגד ריכוך מדרגות אל photoresist לפני הסרת photoresist. עם זאת, אמבטיה sonication היא השיטה היעילה ביותר להסיר photoresist אם זה אפשרי. </li></ol></li></ol> הסרת 5. אל 2 O 3 עבור האוויר ננו-פערים (2t איור, x) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לצלול המדגם מימן פלואורי 5% פתרון (HF) במשך 5 דקות כדי להסיר אל 2 O 3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המדגם עם מים די ולפוצץ-יבש עם רובה אוויר. </li></ol>

<ol>
	<li>Xu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+visible-infrared+metamaterials+and+their+applications+in+highly+sensitive+chemical+and+biological+sensing.">Flexible visible-infrared metamaterials and their applications in highly sensitive chemical and biological sensing.</a> Nano Lett. 11 (8), 3232-3238 (2011).</li><li>Singh, R., Cao, W., Al-Naib, I., Cong, L., Withayachumnankul, W., Zhang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasensitive+terahertz+sensing+with+high-Q+Fano+resonances+in+metasurfaces.">Ultrasensitive terahertz sensing with high-Q Fano resonances in metasurfaces.</a> Appl. Phys. Lett. 105 (17), 171101 (2014).</li><li>Torun, H., Top, F. C., Dundar, G., Yalcinkaya, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+antenna-coupled+split-ring+resonator+for+biosensing.">An antenna-coupled split-ring resonator for biosensing.</a> J. Appl. Phys. 116 (12), 124701 (2014).</li><li>Chen, T., Li, S., Sun, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metamaterials+application+in+sensing.">Metamaterials application in sensing.</a> Sensors. 12 (3), 2742-2765 (2012).</li><li>Jaruwongrungsee, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic-based+Split-Ring-Resonator+Sensor+for+Real-time+and+Label-free+Biosensing.">Microfluidic-based Split-Ring-Resonator Sensor for Real-time and Label-free Biosensing.</a> Procedia Eng. 120, 163-166 (2015).</li><li>Han, J., Lakhtakia, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semiconductor+split-ring+resonators+for+thermally+tunable+terahertz+metamaterials.">Semiconductor split-ring resonators for thermally tunable terahertz metamaterials.</a> J. Mod. Optic. 56 (4), 554-557 (2009).</li><li>Melik, R., Unal, E., Perkgoz, N. K., Puttlitz, C., Demir, H. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+metamaterials+for+wireless+strain+sensing.">Flexible metamaterials for wireless strain sensing.</a> Appl. Phys. Lett. 95 (18), 181105 (2009).</li><li>Naqui, J., Dur&#225;n-Sindreu, M., Mart&#237;n, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alignment+and+position+sensors+based+on+split+ring+resonators.">Alignment and position sensors based on split ring resonators.</a> Sensors. 12 (9), 11790-11797 (2012).</li><li>Chiam, S., Singh, R., Gu, J., Han, J., Zhang, W., Bettiol, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+frequency+shifts+in+high+aspect+ratio+terahertz+split+ring+resonators.">Increased frequency shifts in high aspect ratio terahertz split ring resonators.</a> Appl. Phys. Lett. 94 (6), 064102 (2009).</li><li>Gil, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Varactor-loaded+split+ring+resonators+for+tunable+notch+filters+at+microwave+frequencies.">Varactor-loaded split ring resonators for tunable notch filters at microwave frequencies.</a> Electron. Lett. 40 (21), 1347-1348 (2004).</li><li>Driscoll, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuned+permeability+in+terahertz+split-ring+resonators+for+devices+and+sensors.">Tuned permeability in terahertz split-ring resonators for devices and sensors.</a> Appl. Phys. Lett. 91 (6), 062511 (2007).</li><li>Liu, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Displacement+Current+Mediated+Resonances+in+Terahertz+Metamaterials.">Displacement Current Mediated Resonances in Terahertz Metamaterials.</a> Adv. Opt. Mater. 4 (8), 1302-1309 (2016).</li><li>Huang, M., Zhao, F., Cheng, Y., Xu, N., Xu, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large+area+uniform+nanostructures+fabricated+by+direct+femtosecond+laser+ablation.">Large area uniform nanostructures fabricated by direct femtosecond laser ablation.</a> Opt. Express. 16 (23), 19354-19365 (2008).</li><li>Broers, A., Molzen, W., Cuomo, J., Wittels, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron-beam+fabrication+of+80-&#197;+metal+structures.">Electron-beam fabrication of 80-&#197; metal structures.</a> Appl. Phys. Lett. 29 (9), 596-598 (1976).</li><li>Isaacson, M., Muray, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insitu+vaporization+of+very+low+molecular+weight+resists+using+1/2+nm+diameter+electron+beams.">Insitu vaporization of very low molecular weight resists using 1/2 nm diameter electron beams.</a> J. Vac. Sci. Technol. 19 (4), 1117-1120 (1981).</li><li>Yang, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+of+hydrogen+silsesquioxane+electron+resist+for+sub-5-nm-half-pitch+lithography.">Understanding of hydrogen silsesquioxane electron resist for sub-5-nm-half-pitch lithography.</a> J. Vac. Sci. Technol. B. 27 (6), 2622-2627 (2009).</li><li>Duan, H., Yang, J. K., Berggren, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+Collapse+of+High-Aspect-Ratio+Nanostructures.">Controlled Collapse of High-Aspect-Ratio Nanostructures.</a> Small. 7 (18), 2661-2668 (2011).</li><li>Cord, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Limiting+factors+in+sub-10nm+scanning-electron-beam+lithography.">Limiting factors in sub-10nm scanning-electron-beam lithography.</a> J. Vac. Sci. Technol. B. 27 (6), 2616-2621 (2009).</li><li>Manfrinato, V. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resolution+limits+of+electron-beam+lithography+toward+the+atomic+scale.">Resolution limits of electron-beam lithography toward the atomic scale.</a> Nano Lett. 13 (4), 1555-1558 (2013).</li><li>Ashraf, M., Sreenath, A., Chollet, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-cost+mould+for+nano-imprinting+uses+monolayer+of+self-organized+nanospheres.">Low-cost mould for nano-imprinting uses monolayer of self-organized nanospheres.</a> SPIE Newsroom. , (2007).</li><li>Hu, T., Gao, Y., Wang, Z., Tang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One-dimensional+self-assembly+of+inorganic+nanoparticles.">One-dimensional self-assembly of inorganic nanoparticles.</a> Front. Phys. China. 4, 487-496 (2009).</li><li>Kitching, H., Shiers, M. J., Kenyon, A. J., Parkin, I. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-assembly+of+metallic+nanoparticles+into+one+dimensional+arrays.">Self-assembly of metallic nanoparticles into one dimensional arrays.</a> J. Mater. Chem. A. 1 (24), 6985-6999 (2013).</li><li>Klinkova, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+and+optical+properties+of+self-assembled+chains+of+plasmonic+nanocubes.">Structural and optical properties of self-assembled chains of plasmonic nanocubes.</a> Nano Lett. 14 (11), 6314-6321 (2014).</li><li>Caswell, K., Wilson, J. N., Bunz, U. H., Murphy, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preferential+end-to-end+assembly+of+gold+nanorods+by+biotin-streptavidin+connectors.">Preferential end-to-end assembly of gold nanorods by biotin-streptavidin connectors.</a> J. Am. Chem. Soc. 125 (46), 13914-13915 (2003).</li><li>Liu, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Step-growth+polymerization+of+inorganic+nanoparticles.">Step-growth polymerization of inorganic nanoparticles.</a> Science. 329 (5988), 197-200 (2010).</li><li>Nie, Z., Fava, D., Kumacheva, E., Zou, S., Walker, G. C., Rubinstein, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-assembly+of+metal-polymer+analogues+of+amphiphilic+triblock+copolymers.">Self-assembly of metal-polymer analogues of amphiphilic triblock copolymers.</a> Nat. Mater. 6 (8), 609-614 (2007).</li><li>Chen, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+layer+lithography+of+wafer-scale+nanogap+arrays+for+extreme+confinement+of+electromagnetic+waves.">Atomic layer lithography of wafer-scale nanogap arrays for extreme confinement of electromagnetic waves.</a> Nat. Commun. 4 (2361), (2013).</li><li>Nam, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sub-10-nm+nanochannels+by+self-sealing+and+self-limiting+atomic+layer+deposition.">Sub-10-nm nanochannels by self-sealing and self-limiting atomic layer deposition.</a> Nano Lett. 10 (9), 3324-3329 (2010).</li></ol>

החוקרים אין לי מה לחשוף.

יש טכניקת ייצור זו יתרונות משמעותיים ליצירת מבנים בקנה מידה ננו פני שיטות קיימות כגון ליתוגרפיה E-הקורה הרכבה עצמית. ראשית, מבנים בקנה מידה ננו יכול להתממש על פני שטח גדול (רקיק כולו) באמצעות photomask כי תכונות מערכים nanopillar, אשר אינה מעשית עם תהליך ליתוגרפיה E-הקורה. שנית, תהליך הייצור משתמש בתהליך ייצור מייקרו מסורתי רקיק מידה גדול, וזה הרבה יותר מהר, פשוט יותר, זול יותר לעומת ליתוגרפיה E-קורה. שלישית, בקנה המידה האטומה פערי ננו ניתן ליצור בקלות על ידי תהליך ילד עם גדלי תכונה לשלוט באופן מדויק. evaporations Cr ו Cu הקורה אלקטרוני ללא רוטציה מדגם לאפשר Cr ו Cu בתצהיר ישירות על גבי המצע עם בתצהיר דפנות ממוזער. זוהי פעולה הכרחית עבור תהליך אלקטרוליטי Au הבאות בגלל Au ניתן electroplated רק על שכבת זרע Cu המחובר מד המקור. מאז שכבת Cu<html> ים על גבי nanopillars Au מנותקים עם שכבת Cu על פני המצע, Au לא ניתן electroplated על פני המצע. איכות ועובי Au electroplated תלוי מתח אלקטרוליטי / הנוכחי והזמן אלקטרוליטי. מתח / זרם גבוה יותר מוביל בשיעור בתצהיר גבוה. עם זאת, מתח / זרם גבוה גם יכול לגרום בתצהיר איכות נמוכה Au. Electroplated Au עם איכות נמוכה יש מוליכות חשמלית נמוכות בהשוואה לחומר Au סטנדרטי כמו גם המון חללי Au, אשר מפחית את עוצמת זרם ההעתק שמופץ SRR, שמוביל להתנהגות תהודה חלשה גודל נמוך של פסגות התהודה . לכן, זרם / מתח מתאים חיוני להשגת nanopillars Au באיכות גבוהה. זמן מתח / זרם Electroplating גם צריכים להיות מבוקר בדיוק כדי לוודא כי העובי של סרט Au הדק (השכבה השנייה של Au) הוא פחות מזה של nanopillars Au (השכבה הראשונה של Au). &quot;jove_content&quot;&gt; 100 מחזורים של אלד יכול להשיג כ -10 ננומטר שכבה עבה אל 2 O 3 משני המצע Si ואת הצדדיים של nanopillars Au. השיעור בתצהיר והאיכות של 3 אל 2 O שהופקדו על ידי תלד תלויה בטמפרטורת התגובה בתוך החדר. טמפרטורת תגובה של מעל 200 מעלות צלזיוס מומלצת להשיג איכות גבוהה אל 2 O 3 סרטים. מספר המחזור והטמפרטורה ניתן לשלוט באופן מדויק כדי להשיג שכבה אל 2 O 3 עם לעובי רצוי. גודלו של הפערים-ננו (3H איור) הוא קריטי להשגה-גורמי Q גבוהים של SRRs מבוסס nanopillar. גידול של גודל ננו-פער מגדיל את אגירת האנרגיה בתוך-פערי ננו, מה שמוביל Q פקטור גבוה. עם זאת בגודל של פערי ננו לא ניתן להגדיל ללא הגבלה. כאשר בגדלים ננו-הפער יעלה על 50 ננומטר, זרם ההעתק בין nanopillars Au יורדת באופן דרמטי ואינו מסוגל לעבור דרך nano-פערים, מוביל היעלמות תגובות התהודה. בנוסף, אם הגודל של הוא ננו-פערים 3 אל 2 O פחות מ -2 ננומטר, מתח אלקטרוליטי להפקדה Au יכול התמוטטות המכשול דיאלקטרי (Al 2 O 3-פערים ננו), וכתוצאה מכך התנהגות לא הוגנת בין nanopillars Au ו פתרון אלקטרוליטי Au, אשר מוביל שכבת Au שנייה electroplated על גבי nanopillars Au (שכבת זהב ראשונה). מגבלה זו מובילה הקושי להשיג דקים אל 2 O 3 פערים בלי לשבור את מחסום דיאלקטרי בין nanopillars Au. שיטת אלמנטים סופית (פאם) שמשה כדי לדמות את SRRs (איור 3i ו 3k). שלוש פסגות תהודה בספקטרום שידור ידועים כמו (1 st) במצב הראשון, השני (2 nd) במצב, והשלישי (3 rd) במצב של SRR. ספקטרום השידור של SRRs מבוסס nanopillar עם 10 ננומטר אל <sub&gt; 2 O 3 פערים 10 מרווחי האוויר ננומטר נמדדו באמצעות THz תחום בזמן ספקטרוסקופיה (איור י 3 ו 3L). כל ספקטרום שידור המדודה תואם לנתונים המדומים, מה שמוכיח כי SRRs המפוברק מבוסס nanopillar לפגוש את העיצוב הצפוי. השילוב של סרטים דקים מתכת רציפות פערים ננו בהיקף דיאלקטרי לספק מבנים לאחסון אנרגיה יותר לעומת SRRs סרט מבוסס המסורתי, שתוצאתה הגבוהה במיוחד Q-גורמים סביב 450 (יותר מ -45 פעמים גבוהות יותר מאשר Q הפקטור של SRRs סרט דק המבוסס המסורתי) משמר בתדירות גדולה (כ -17 פעמים גדולות יותר שינוי התדר של SRRs הרזה המבוסס-סרט). טכניקת הייצור הייחודית המוצגת פקה זו מאפשרת הייצור של אלף SRRs להרכיב nanopillar על פני שטח גדול. מאז היווצרות nanopillars Au בעיקר מגדילה את שטח פנים של SRRs ומספר ההימור פערים בקנה מידה ננוAu nanopillars Ween משפר את סכום אחסון האנרגיה (מטענים חשמליים), אולטרה-גבוהה Q-גורמים יכולים להיות מושגת מובילה רגישות גבוהה. בנוסף, החומרים להחיל את SRRs מבוסס nanopillar מוצגים בתוך הפערים-ננו לתרום שינויי permittivity של-פערי ננו, וכתוצאה מכך משמר בתדירות גדולה של SRRs מבוסס nanopillar, מה שמוביל סלקטיביות גבוהה. כך SRRs מבוסס nanopillar מפוברק באמצעות Au אלקטרוליטי וטכניקות תלדנה הם אידיאליים עבור כימי חריף מאוד יחידות חישת biomolecular.

Terahertz (THz) metamaterials (MMS) פותחה עבור חיישנים ביו ותדירות-זריזה התקנים 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11. על מנת לשפר את הסלקטיביות הרגישות ותדירויות חיישני MM THz, מהוד טבעת פיצול מבוסס nanopillar (SRR) תוכנן באמצעות זרם העתק שנוצר בתוך זהב (Au) מערכי nanopillar לרגש תהודות THz עם גורמי איכות גבוהה במיוחד ( Q-גורמים) (~ 450) (איור 1) 12. למרות SRRs מבוסס nanopillar להראות ש-גורמים גבוהים ויכול חישה מבטיחה, ייצור של nanostructur כזהes עם היבט ratios גבוהה (יותר מ -40) ופערים בקנה מידה ננו (ננומטר תת-10) על פני שטח גדול נשאר 13 מאתגר. הטכניקה הנפוצה ביותר לפברק מבנים ננו בקנה מידה היא ליתוגרפיה אלומת אלקטרונים (EBL) 14, 15, 16, 17. עם זאת, ההחלטה של EBL עדיין מוגבלת בשל גודל נקודת קרן, פיזור אלקטרונים, מאפיינים של להתנגד, ואת תהליך הפיתוח 18, 19. בנוסף, אין זה מעשי לפברק ננו באמצעות EBL על פני שטח גדול עקב זמן תהליך איטי תהליך גדול עולה 20. אסטרטגיה נוספת להשיג ננו הוא להשתמש בשיטת ההרכבה העצמית 21, 22. על ידי nanocubes מתכת הרכבה עצמית (NCS) בתמיסה ו utilizing האינטראקציה אלקטרוסטטי איגוד הליגנדים פולימר בין NCS, מערך NC חד ממדית מאורגן היטב עם פערים בקנה מידה ננו יכולה להיות מושגת 23. גודל ננו-הפער תלוי הליגנדים הפולימר בין NCS וניתן לשלוט על ידי יישום חומרים פולימריים שונים עם משקולות מולקולריות שונות 24, 25, 26. הרכבה עצמית הנה טכניקה להשגת 23 ננו מדרגים וחסכוניים. עם זאת, תהליך הייצור מורכב יותר לעומת תהליכי ייצור מייקרו וננו קונבנציונליים, ואת השליטה בגדלי ננו-פער אינה מדויקת מספיק עבור יישומי מכשיר אלקטרוניים. כדי לפברק בהצלחה מבוססת nanopillar SRRs, שיטת ייצור רומן צריכה להיות הומצאה כדי להשיג את המטרות הבאות: א) תהליך הייצור קל ליישום והוא תואם עם אמנהתהליכים מיקרו וננו אל המצאה; ii) תיצור על פני שטח גדול הוא ישים; iii) בגדלים ננו-הפער ניתן בקלות ובדייקנות נשלט עם רזולוציה 0.1 ננומטר, וניתן לשנותם עד 10 ננומטר או פחות. שיטת ייצור רומן מודגמת באמצעות שילוב של תהליך אלקטרוליטי וכן בתצהיר שכבה אטומי (ALD) תהליך לפברק SRRs מבוסס nanopillar. מאז אלקטרוליטי הוא תהליך מילוי עצמי עם עלות נמוכה, קל לפברק מבנים על פני שטח גדול. תלד הוא שיקוע כימי (CVD) בתהליך זה ניתן לשלוט באופן מדויק על ידי מחזור התגובה תוך כדי התהליך. הרזולוציה של סרט דק ילד יכולה להיות 0.1 ננומטר, ואת הסרט הדק מצופה באופן אחיד עם איכות גבוהה, אשר מתאים ליצור פערים ננו בהיקף 27, 28. Nanopillar מבוסס מערך SRR עם 10 פערים ננומטר או פחות יכול להיות מפוברק בהצלחה על פני שטח של 6 מ&quot;מ × 6 מ&quot;מ. שניהם simulated ומדד ספקטרום שידור THz להראות התנהגויות תהודה עם אולטרה-גבוה Q-גורם במשמרות תדירויות גדולות, אשר מוכיח את הכדאיות של SRRs מבוסס nanopillar בתיווך זרם העתק. תהליך הייצור המפורט מתואר להלן בסעיף הפרוטוקול, ואת פרוטוקול הווידאו יכול לעזור למתרגלים להבין את תהליך הייצור ולמנוע טעויות נפוצות הקשורות הייצור של SRRs מבוסס nanopillar.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1240">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Silicon Wafer</td>
			<td style="width:295px;">Siltronic AG</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td style="width:437px;">100mm diameter, N-type, one-side polish, resitivity: 560-840 &#937;&#8226;cm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Chromium</td>
			<td style="width:295px;">Kurt J. Lesker Company</td>
			<td style="width:199px;">EVMCR35J</td>
			<td>99.95% pure</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Copper</td>
			<td style="width:295px;">Kurt J. Lesker Company</td>
			<td style="width:199px;">EVMCU40QXQJ</td>
			<td>99.99% pure</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">E-Beam Evaporator System</td>
			<td style="width:295px;">Rocky Mountain Vacuum Tech.</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td>RME-2000</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">S1813 Positive Photoresist</td>
			<td style="width:295px;">Microposit</td>
			<td style="width:199px;">10018348</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Spinner</td>
			<td style="width:295px;">Best Tools</td>
			<td style="width:199px;">S0114031123</td>
			<td>SMART COATER 100</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Mask Aligner</td>
			<td style="width:295px;">Midas</td>
			<td style="width:199px;">MDA-400LJ</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Digital Hot Plate</td>
			<td style="width:295px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:199px;">HP131725</td>
			<td>Super-Nuvoa series, maximum temperature: 370 degree C</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">MF319 Developer</td>
			<td style="width:295px;">Microposit</td>
			<td style="width:199px;">10018042</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Acetone</td>
			<td style="width:295px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:199px;">A18P-4</td>
			<td style="width:437px;">N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Isopropyl Alcohol</td>
			<td style="width:295px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:199px;">A416-4</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Gold 25 ES RTU</td>
			<td style="width:295px;">Technic Inc.</td>
			<td style="width:199px;">391427</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Source Meter</td>
			<td style="width:295px;">Keithley</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td>2612 System SourceMeter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Microscope</td>
			<td style="width:295px;">Omax</td>
			<td style="width:199px;">NJF-120A</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Profilometer</td>
			<td style="width:295px;">Tencor Instruments</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td>Alpha-Step 200</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">APS Copper Etchant 100</td>
			<td style="width:295px;">Transfene Company, Inc.</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">CE-5 M Chromium Mask Etchant</td>
			<td style="width:295px;">Transfene Company, Inc.</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Atomic Layer Deposition System</td>
			<td style="width:295px;">Cambridge Nano Tech inc.</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td>Savannah series</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Ion Mill Etching System</td>
			<td style="width:295px;">Intlvac Thin Film</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td>Nanoquest series</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Ultrasonic Cleaner</td>
			<td style="width:295px;">Crest Ultrasonics</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td>Powersonic series</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Hydrofluoric Acid</td>
			<td style="width:295px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:199px;">244279</td>
			<td>Diluted to 5%</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:311px;">Field Emission Gun Scanning Electron Microscope</td>
			<td style="width:295px;">Jeol Ltd.</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td>JEOL 6700 series</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of nanopillar-based split ring resonators for displacement current mediated resonances in terahertz metamaterials

Terahertz (THz) מהוד טבעת פיצול (SRR) metamaterials (MMS) נחקר במשך גז, כימיקלים, ויישומים חישה וביומולקולרית משום SRR אינו מושפע מאפיינים סביבתיים כגון הטמפרטורה והלחץ שמסביב מהוד. קרינה אלקטרומגנטית בתדרי THz היא ביולוגית, המהווה תנאי קריטי במיוחד עבור היישום של חישת biomolecular. עם זאת, גורם האיכות (Q פקטור) ותגובות תדירות מהוד טבעת פיצול מסורתי המבוסס סרט דק (SRR) MMS נמוכים מאוד, אשר מגביל רגישויות שלהם סלקטיביות כמו חיישנים. בעבודה זו, MMS SRR מבוסס nanopillar רומן, ניצול זרם העתק, נועד לשפר את Q הפקטור עד 450, הנמצא כ 45 פעמים גבוהות יותר מזה של MMS מבוסס סרט דק מסורתי. בנוסף Q הפקטור המשופר, MMS מבוסס nanopillar לגרום משמרות בתדירות גדולות יותר (17 פעמים לעומת המשמרת שהשיגה המסורתMMS סרט דק מבוסס אל). בגלל ש-גורמים במשמרות תדירות משופרת באופן משמעותי כמו גם את רכושם של קרינה ביולוגית, את SRR מבוססי nanopillar THz MMS הם אידיאליים לפיתוח חיישנים וביומולקולרית ברגישות סלקטיביות גבוהה ללא גרימת נזק או עיוות biomaterials. תהליך ייצור רומן הודגם לבנות את SRRs מבוסס nanopillar עבור MMS THz עקירה נוכחית בתיווך. תהליך אלקטרוליטי שני שלבים זהב (Au) וכן בתצהיר שכבה אטומית (ALD) תהליך המשמשים ליצירת פערים בקנה מידה תת-10 ננומטר בין nanopillars Au. מאחר שתהליך ALD הוא תהליך ציפוי קונפורמי, תחמוצת אלומיניום אחידה (Al 2 O 3) שכבה עם עובי בקנה מידה ננומטרי יכול להיות מושגת. על ידי ברצף אלקטרוליטי עוד סרט Au דק כדי למלא את החללים בין אל 2 O 3 ו- Au, מבנה Au-אל 2 וגדוש קרוב O 3 -Au עם בקנה מידה ננו אל 2 O 3 הפערים יכולים להיותמְפוּבּרָק. גודלו של-פערי ננו יכול להיות מוגדר היטב על ידי דווקא שליטת המחזורים בתצהיר של התהליך ילד, אשר יש דיוק של 0.1 ננומטר.

<html> תוכניות ייצור להראות כל שלב (-x איור 2 א). התמונות אופטי (איור 2Y-AC) ו מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) תמונות (איור 2ad-AG) נאספו עבור SRRs מבוססי nanopillar ב צעדים בדיה שונים. אנימציות (איור 2 א-ג) להמחיש את השכבה הראשונה של nanopillars Au electroplated והרובד השני של סרטים Au electroplated וכן ננו-הפערים שנוצרו ביניהם. איור 2 מציג את ערכת החתך של SRRs מבוסס nanopillar בשני אל 2 O 3-פערי ננו-פערי ננו אוויר. תמונות SEM נאספו עבור מערך SRR מבוסס nanopillar ופערי ננו-הסקאלה שבין nanopillars Au (איור 2af, 2ag, 3E-ח). שני ספקטרום השידור המדומה ומדד של הדגימות עם פערים ננו 3 אל 2 O ו-פערי ננו אוויר הוצג (איור 3i-יב). <html> jove_content &quot;FO: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/55289/55289fig1.jpg" /> איור 1: איור של SRRs מבוסס nanopillar בתיווך זרם העתק. (A, b) נוכחי תזוזה (אני ד) נגרם בין שתי לוחיות מתכת ושני nanopillars על ידי שדות חשמליים E. (ג) סכמטי של SRRs מבוסס nanopillar שהוגדר על ידי אלף nanopillars Au (H: גובה nanopillar, ת: מול האזור; ד: גודל פער ננו; l: רוחב nanopillar ו ε: permittivity ב-פערי ננו) . (ד) Q פקטור של SRR מבוסס סרט דק ו SRR מבוסס nanopillar. A Q פקטור של כ 450 יכול להיות מושג עם SRR מבוסס nanopillar עם גודל ננו-פער של 10 ננומטר. הנתון מותאם באישור מתקדם אופטיים חומרים 12.<html> ig1large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/55289/55289fig2.jpg" /> איור 2: תוכניות ייצור של SRRs מבוסס nanopillar. (א - t) אנימציה 3D ו-חתך שרטוטים של תהליך הייצור של SRRs מבוססי nanopillar. (Y - AC) תמונות אופטיות של SRRs מבוסס nanopillar ב צעדים בדיה שונים. (אד - AG) SEM תמונות של SRRs מבוסס nanopillar ב צעדים בדיה שונים וכן 5 ננומטר אל 2 O 3 פערים (AG). הנתון מותאם באישור מתקדם אופטיים חומרים 12. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55289/55289fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> FO: keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/55289/55289fig3.jpg" /> איור 3: אפיונים של SRRs מבוסס nanopillar. (א - ד) תוכניות ייצור של SRRs מבוסס nanopillar. (ה - ח) SEM תמונות של SRRs מבוסס nanopillar. (I) ספקטרום שידור סימולציה של אל 2 O 3 SRRs ננו-הפער מבוסס nanopillar. (י) ספקטרום שידור מדודה של אל 2 O 3 SRRs ננו-הפער מבוסס nanopillar. (יא) ספקטרום שידור סימולציה של SRRs אוויר ננו-הפער מבוסס nanopillar. (יב) נמדד ספקטרום שידור של אוויר ננו-פער SRRs מבוסס nanopillar. הנתון מותאם באישור מתקדם אופטיים חומרים 12. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55289/55289fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. &lt;</a>/ A&gt;

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Nanopillar-Based Split Ring Resonators for Displacement Current Mediated Resonances in Terahertz Metamaterials at JoVE.com

Fabrication of Nanopillar-Based Split Ring Resonators for Displacement Current Mediated Resonances in Terahertz Metamaterials

פרוטוקול עבור בעיצוב הייצור של מהוד טבעת פיצול מבוסס nanopillar רומן (SRR) מוצג.

המצאה של מהודי טבעת פיצול Nanopillar מבוסס על התזוזה נוכחית מתווכת רזוננסים ב Metamaterials Terahertz

Terahertz (THz) split ring resonator (SRR) metamaterials (MMs) has been studied for gas, chemical, and biomolecular sensing applications because the SRR ...

fabrication-nanopillar-based-split-ring-resonators-for-displacement

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Engineering

Unit 1

Electromagnetic Induction

SCIENTISTS IN ACTION

7.7K Views.  University of Minnesota.  פרוטוקול עבור בעיצוב הייצור של מהוד טבעת פיצול מבוסס nanopillar רומן (SRR) מוצג. 

Video: Fabrication of Nanopillar-Based Split Ring Resonators for Displacement Current Mediated Resonances in Terahertz Metamaterials

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe their electromagnetic properties to the structure of their constituents, instead of the atoms that compose them. For example, sub-wavelength metal wires can be arranged to possess an effective electric permittivity that is either positive or negative at a given frequency, in contrast to the metals themselves 2. This unprecedented control over the behaviour of light can potentially lead to a number of novel devices, such as invisibility cloaks 3, negative refractive index materials 4, and lenses that resolve objects below the diffraction limit 5. However, metamaterials operating at optical, mid-infrared and terahertz frequencies are conventionally made using nano- and micro-fabrication techniques that are expensive and produce samples that are at most a few centimetres in size 6-7. Here we present a fabrication method to produce hundreds of meters of metal wire metamaterials in fiber form, which exhibit a terahertz plasmonic response 8. We combine the stack-and-draw technique used to produce microstructured polymer optical fiber 9 with the Taylor-wire process 10, using indium wires inside polymethylmethacrylate (PMMA) tubes. PMMA is chosen because it is an easy to handle, drawable dielectric with suitable optical properties in the terahertz region; indium because it has a melting temperature of 156.6 &deg;C which is appropriate for codrawing with PMMA. We include an indium wire of 1 mm diameter and 99.99% purity in a PMMA tube with 1 mm inner diameter (ID) and 12 mm outside diameter (OD) which is sealed at one end. The tube is evacuated and drawn down to an outer diameter of 1.2 mm. The resulting fiber is then cut into smaller pieces, and stacked into a larger PMMA tube. This stack is sealed at one end and fed into a furnace while being rapidly drawn, reducing the diameter of the structure by a factor of 10, and increasing the length by a factor of 100. Such fibers possess features on the micro- and nano- scale, are inherently flexible, mass-producible, and can be woven to exhibit electromagnetic properties that are not found in nature. They represent a promising platform for a number of novel devices from terahertz to optical frequencies, such as invisible fibers, woven negative refractive index cloths, and super-resolving lenses.

Metamaterials at terahertz frequencies offer unique opportunities, but are challenging to fabricate in bulk. We adapt the fabrication procedure for microstructured polymer optical fibers to inexpensively fabricate metamaterials potentially on an industrial scale. We produce polymethylmethacrylate fibers containing ~10 &mu;m diameter indium wires separated by ~100 &mu;m, which exhibit a terahertz plasmonic response.

Metamaterials בודה בשיטת ציור הסיבים

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor

Refractive index (RI) sensing is a powerful noninvasive and label-free sensing technique for the identification, detection and monitoring of microfluidic samples with a wide range of possible sensor designs such as interferometers and resonators 1,2. Most of the existing RI sensing applications focus on biological materials in aqueous solutions in visible and IR frequencies, such as DNA hybridization and genome sequencing. At terahertz frequencies, applications include quality control, monitoring of industrial processes and sensing and detection applications involving nonpolar materials.
Several potential designs for refractive index sensors in the terahertz regime exist, including photonic crystal waveguides 3, asymmetric split-ring resonators 4, and photonic band gap structures integrated into parallel-plate waveguides 5. Many of these designs are based on optical resonators such as rings or cavities. The resonant frequencies of these structures are dependent on the refractive index of the material in or around the resonator. By monitoring the shifts in resonant frequency the refractive index of a sample can be accurately measured and this in turn can be used to identify a material, monitor contamination or dilution, etc.
The sensor design we use here is based on a simple parallel-plate waveguide 6,7. A rectangular groove machined into one face acts as a resonant cavity (Figures 1 and 2). When terahertz radiation is coupled into the waveguide and propagates in the lowest-order transverse-electric (TE1) mode, the result is a single strong resonant feature with a tunable resonant frequency that is dependent on the geometry of the groove 6,8. This groove can be filled with nonpolar liquid microfluidic samples which cause a shift in the observed resonant frequency that depends on the amount of liquid in the groove and its refractive index 9.
Our technique has an advantage over other terahertz techniques in its simplicity, both in fabrication and implementation, since the procedure can be accomplished with standard laboratory equipment without the need for a clean room or any special fabrication or experimental techniques. It can also be easily expanded to multichannel operation by the incorporation of multiple grooves 10. In this video we will describe our complete experimental procedure, from the design of the sensor to the data analysis and determination of the sample refractive index.

The procedure for implementing a refractive index sensor for terahertz frequencies based on a grooved parallel-plate waveguide geometry is described here. The method yields a measurement of the refractive index of a small volume of liquid through monitoring of the shift in the resonant frequency of the waveguide structure

חישת Terahertz Microfluidic באמצעות חיישן מוליך גל מקביל צלחת

Refractive index (RI) sensing is a powerful noninvasive and label-free sensing technique for the identification, detection and monitoring of microfluidic ...

Design, Fabrication, and Experimental Characterization of Plasmonic Photoconductive Terahertz Emitters

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on photoconduction, which has been one of the most commonly used techniques for terahertz generation 1-8. Terahertz generation in a photoconductive emitter is achieved by pumping an ultrafast photoconductor with a pulsed or heterodyned laser illumination. The induced photocurrent, which follows the envelope of the pump laser, is routed to a terahertz radiating antenna connected to the photoconductor contact electrodes to generate terahertz radiation. Although the quantum efficiency of a photoconductive emitter can theoretically reach 100%, the relatively long transport path lengths of photo-generated carriers to the contact electrodes of conventional photoconductors have severely limited their quantum efficiency. Additionally, the carrier screening effect and thermal breakdown strictly limit the maximum output power of conventional photoconductive terahertz sources. To address the quantum efficiency limitations of conventional photoconductive terahertz emitters, we have developed a new photoconductive emitter concept which incorporates a plasmonic contact electrode configuration to offer high quantum-efficiency and ultrafast operation simultaneously. By using nano-scale plasmonic contact electrodes, we significantly reduce the average photo-generated carrier transport path to photoconductor contact electrodes compared to conventional photoconductors 9. Our method also allows increasing photoconductor active area without a considerable increase in the capacitive loading to the antenna, boosting the maximum terahertz radiation power by preventing the carrier screening effect and thermal breakdown at high optical pump powers. By incorporating plasmonic contact electrodes, we demonstrate enhancing the optical-to-terahertz power conversion efficiency of a conventional photoconductive terahertz emitter by a factor of 50 10.

We describe methods for the design, fabrication, and experimental characterization of plasmonic photoconductive emitters, which offer two orders of magnitude higher terahertz power levels compared to conventional photoconductive emitters.

עיצוב, ייצור, וניסויית אפיון של פולטי Terahertz פוטו Plasmonic

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on ...

Evaluating Plasmonic Transport in Current-carrying Silver Nanowires

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information support1,2,3. In this context, metal nanowires are especially desirable for realizing dense routing networks4. A prerequisite to operate such shared nanowire-based platform relies on our ability to electrically contact individual metal nanowires and efficiently excite surface plasmon polaritons5 in this information support. In this article, we describe a protocol to bring electrical terminals to chemically-synthesized silver nanowires6 randomly distributed on a glass substrate7. The positions of the nanowire ends with respect to predefined landmarks are precisely located using standard optical transmission microscopy before encapsulation in an electron-sensitive resist. Trenches representing the electrode layout are subsequently designed by electron-beam lithography. Metal electrodes are then fabricated by thermally evaporating a Cr/Au layer followed by a chemical lift-off. The contacted silver nanowires are finally transferred to a leakage radiation microscope for surface plasmon excitation and characterization8,9. Surface plasmons are launched in the nanowires by focusing a near infrared laser beam on a diffraction-limited spot overlapping one nanowire extremity5,9. For sufficiently large nanowires, the surface plasmon mode leaks into the glass substrate9,10. This leakage radiation is readily detected, imaged, and analyzed in the different conjugate planes in leakage radiation microscopy9,11. The electrical terminals do not affect the plasmon propagation. However, a current-induced morphological deterioration of the nanowire drastically degrades the flow of surface plasmons. The combination of surface plasmon leakage radiation microscopy with a simultaneous analysis of the nanowire electrical transport characteristics reveals the intrinsic limitations of such plasmonic circuitry.

Silver nanowires can simultaneously transport electrons and optical information in the form of surface plasmons. A procedure is described here to realize such a shared circuitry and the limitations at propagating both information carriers are evaluated.

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors (MKIDs) for the detection of faint astrophysical signatures, as well as for quantum computing applications and materials characterization. In this paper, procedures are presented for the fabrication and characterization of thin-film superconducting microwave resonators. The fabrication methodology allows for the realization of superconducting transmission-line resonators with features on both sides of an atomically smooth single-crystal silicon dielectric. This work describes the procedure for the installation of resonator devices into a cryogenic microwave testbed and for cool-down below the superconducting transition temperature. The set-up of the cryogenic microwave testbed allows one to do careful measurements of the complex microwave transmission of these resonator devices, enabling the extraction of the properties of the superconducting lines and dielectric substrate (e.g., internal quality factors, loss and kinetic inductance fractions), which are important for device design and performance.

Superconducting microwave resonators are of interest for detection of light, quantum computing applications and materials characterization. This work presents a detailed procedure for fabrication and characterization of superconducting microwave resonator scattering parameters.

ייצור ואפיון של מהודי מוליכים

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics

We present a method for colloidal synthesis of silver nanocubes and the use of these in combination with a smooth gold film, to fabricate plasmonic nanoscale patch antennas. This includes a detailed procedure for the fabrication of thin films with a well-controlled thickness over macroscopic areas using layer-by-layer deposition of polyelectrolyte polymers, namely poly(allylamine) hydrochloride (PAH) and polystyrene sulfonate (PSS). These polyelectrolyte spacer layers serve as a dielectric gap in between silver nanocubes and a gold film. By controlling the size of the nanocubes or the gap thickness, the plasmon resonance can be tuned from about 500 nm to 700 nm. Next, we demonstrate how to incorporate organic sulfo-cyanine5 carboxylic acid (Cy5) dye molecules into the dielectric polymer gap region of the nanopatch antennas. Finally, we show greatly enhanced fluorescence of the Cy5 dyes by spectrally matching the plasmon resonance with the excitation energy and the Cy5 absorption peak. The method presented here enables the fabrication of plasmonic nanopatch antennas with well-controlled dimensions utilizing colloidal synthesis and a layer-by-layer dip-coating process with the potential for low cost and large-scale production. These nanopatch antennas hold great promise for practical applications, for example in sensing, ultrafast optoelectronic devices and for high-efficiency photodetectors.

A protocol for the colloidal synthesis of silver nanocubes and fabrication of plasmonic nanoscale patch antennas with sub-10 nm gaps is presented.

סינתזה קולואיד של אנטנות Nanopatch עבור יישומים plasmonics ו Nanophotonics

We present a method for colloidal synthesis of silver nanocubes and the use of these in combination with a smooth gold film, to fabricate plasmonic ...

Stimulated Stokes and Antistokes Raman Scattering in Microspherical Whispering Gallery Mode Resonators

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres can be thought as a store of energy with a huge variety of applications: compact laser sources, highly sensitive biochemical sensors and nonlinear phenomena. A protocol for the fabrication of both the microspheres and coupling system is given. The couplers described here are tapered fibers. Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS). A proof of the cavity-enhanced phenomenon is given by the lack of correlation among the pump, signal and idler: a resonant mode has to exist in order to obtain the pair of signal and idler. In the case of hyperparametric oscillations (four wave mixing and stimulated anti-stokes Raman scattering), the modes must fulfill the energy and momentum conservation and, last but not least, have a good spatial overlap.

Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS).

המאולץ סטוקס Antistokes פיזור ראמאן ב Microspherical Whispering גלרית מצב מההודים

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres ...

Measurement of Quantum Interference in a Silicon Ring Resonator Photon Source

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit manipulation, and integrated single-photon detectors. Here, we present the key aspects of preparing and testing a silicon photonic quantum chip with an integrated photon source and two-photon interferometer. The most important aspect of an integrated quantum circuit is minimizing loss so that all of the generated photons are detected with the highest possible fidelity. Here, we describe how to perform low-loss edge coupling by using an ultra-high numerical aperture fiber to closely match the mode of the silicon waveguides. By using an optimized fusion splicing recipe, the UHNA fiber is seamlessly interfaced with a standard single-mode fiber. This low-loss coupling allows the measurement of high-fidelity photon production in an integrated silicon ring resonator and the subsequent two-photon interference of the produced photons in a closely integrated Mach-Zehnder interferometer. This paper describes the essential procedures for the preparation and characterization of high-performance and scalable silicon quantum photonic circuits.

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum systems. Presented here is a method for preparing and testing a silicon photonic chip for quantum measurements.

מדידה של Quantum הפרעות מקור פוטון מהוד טבעת הסיליקון

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit ...

Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, interface precipitation, and mini-emulsion. In all methods, well-defined, micrometer-sized spheres are obtained from a self-assembling process in solution. The vapor diffusion method can result in spheres with the highest sphericity and surface smoothness, yet the types of the polymers able to form these spheres are limited. On the other hand, in the mini-emulsion method, microspheres can be made from various types of polymers, even from highly crystalline polymers with coplanar, &#960;-conjugated backbones. The photoluminescent (PL) properties from single isolated microspheres are unusual: the PL is confined inside the spheres, propagates at the circumference of the spheres via the total internal reflection at the polymer/air interface, and self-interferes to show sharp and periodic resonant PL lines. These resonating modes are so-called "whispering gallery modes" (WGMs). This work demonstrates how to measure WGM PL from single isolated spheres using the micro-photoluminescence (&#181;-PL) technique. In this technique, a focused laser beam irradiates a single microsphere, and the luminescence is detected by a spectrometer. A micromanipulation technique is then used to connect the microspheres one by one and to demonstrate the intersphere PL propagation and color conversion from coupled microspheres upon excitation at the perimeter of one sphere and detection of PL from the other microsphere. These techniques, &#181;-PL and micromanipulation, are useful for experiments on micro-optic application using polymer materials.

Protocols for the synthesis of microspheres from polymers, the manipulation of microspheres, and micro-photoluminescence measurements are presented.

ייצור של פולימרים microspheres עבור מהוד אופטי ויישומי לייזר

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, ...

Fabrication of Ultra-thin Color Films with Highly Absorbing Media Using Oblique Angle Deposition

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present an advanced method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics. The proposed process addresses several fabrication issues, including large area processing. Specifically, the protocol describes a process for fabricating ultra-thin color films using an electron beam evaporator for oblique angle deposition of germanium (Ge) and gold (Au) on silicon (Si) substrates.&#160; Film porosity produced by the oblique angle deposition induces color changes in the ultra-thin film. The degree of color change depends on factors such as deposition angle and film thickness. Fabricated samples of the ultra-thin color films showed improved color tunability and color purity. In addition, the measured reflectance of the fabricated samples was converted into chromatic values and analyzed in terms of color. Our ultra-thin film fabricating method is expected to be used for various ultra-thin film applications such as flexible color electrodes, thin film solar cells, and optical filters. Also, the process developed here for analyzing the color of the fabricated samples is broadly useful for studying various color structures.

We present a detailed method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics for optical coatings. The oblique angle deposition technique using an electron beam evaporator allows improved color tunability and purity. Fabricated films of Ge and Au on Si substrates were analyzed by reflectance measurements and color information conversion.

ייצור של סרטים צבע דקים עם מאוד קליטת מדיה באמצעות התצהיר זווית אלכסונית

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present ...