Bu malzeme Minnesota, Twin Cities Üniversitesi&#39;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&#39;nde gerçekleştirildi. Bu çalışmanın bir kısmı da NNCI programı aracılığıyla NSF kısmi destek almaktadır Minnesota Nano Merkezi&#39;nde gerçekleştirildi.

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 <ol><li> Au galvanik için Bakır (Cu) Tohum tabakaların hazırlanması (Şekil 2a, b ve Şekil 2E, f) <ol><li> 4 &quot;yüksek direnç, silikon (Si) gofret kullanın.: - Alt tabaka olarak (direnç 560 840 Ω • cm) silisyum N tipi katkılı ve bir tarafa (Şekil 2a, e) parlatılır. </li><li> daha sonra kullanılmak üzere 2.5 cm adet x 2 cm içine Si gofret kesin. </li><li> Si ve Cu arasındaki bir yapışma tabakası gibi bir elektron ışını (E-ışını) buharlaştırma işlemi kullanılarak Si örnek 5 mil krom (Cr) katmanın. </li><li> Bir kullanarak mevcut Cr tabakanın üzerine 10 mil Cu katmanınAu galvanik için tohum katmanı olarak e-ışın buharlaştırma işlemi (Şekil 2b, f). </li></ol></li><li> Au nanopillar dizi Elektrolitik (Şekil 2c, g) <ol><li> Nanopillar dizi desenlendirme <ol><li> 60 saniye boyunca 2000 rpm&#39;de bölüm 1.1 hazırlanan numune üzerinde kat ışığa Spin. </li><li> 60 saniye boyunca 115 ° C&#39;de bir sıcak plaka üzerinde örnek fırında. </li><li> 22 saniye süreyle nanopillar desen binlerce içeren bir Cr photomask ile ultraviyole (UV) altında ışığa-ışık (güç ~ 15 mW / cm2) Açığa. </li><li> ajitasyon ile 90 saniye boyunca bir geliştirici ile geliştirin. </li><li> deiyonize (DI) su ile numuneyi durulayın ve bir hava tabancası ile örnek fön. </li></ol></li><li> Au nanopillar dizi Elektrolitik <ol><li> elektrot bağlantısı için Cu tohum katmanı ortaya çıkarmak için aseton ile numune üzerinde fotorezist üst bölümünü kaldırın. </li><li> Sam bağlayınple bir kelepçe ve bir tel kullanarak bir kaynak metre negatif terminaline (Cu tohum tabakası). Bu durumda, örnek galvanoplasti işlemi esnasında anodtur. </li><li> (Pt) kaplı Si (örnek olarak aynı boyutta) Kaynak metre pozitif terminaline platin bir parça bağlayın. Pt elektrokaplama işlemi sırasında bir katodudur. </li><li> Au elektro çözeltisi Pt katot ve anot, Cu hem daldırın. Yaklaşık 1 cm&#39;lik bir mesafe ile birbirine bakan iki elektrot tutun. </li><li> kaynağı metre açın ve 8 dakika için örnek 1.12 V. elektrolizle Au sabit bir gerilim kaynağı (çökelme hızı: ~ 100 nm / dakika). </li><li> fotodirencin kaldırmak için aseton, ardından DI su ile numuneyi, durulayın. </li><li> Yine DI suyla örnek durulayın ve fön hava tabancası ile. </li><li> mikroskop altında elektrolitik Au nanopillar dizi kontrol edin. </li><li> bir profilometre (kalınlığı ile Au nanopillars kalınlığını ölçmekAu nanopillars) ~ 800 nm. NOT: Sabit akım set-up da Au nanopillars electroplate için kullanılabilir. hem sabit gerilim ve sabit akım set-up, Au galvanik için kullanılan ideal bir akım ve gerilim deneme yanılma yolu ile elde edilebilir. </li></ol></li></ol></li></ol> Au Nanopillars arasında Nano boşlukların 2. Yaratma (Şekil 2d, h) <ol><li> Cr ve Cu tabakaların kaldırılması <ol><li> Cu renk kaybolana kadar Cu etchant numuneyi Batmak. </li><li> DI su ile numuneyi durulayın ve fön hava tabancası ile. </li><li> mikroskop altında Au nanopillars kontrol edin. </li><li> 10 s Cr maske etchant numuneyi Batmak. </li><li> DI su ile numuneyi durulayın ve fön hava tabancası ile. </li><li> mikroskop altında Au nanopillars kontrol edin. </li></ol></li><li> Nano-ölçekli Alüminyum Oksit Fabrikasyon (Al 2 O 3) boşluklar <ol><li> ALD sistemi cham ısıtın200 ° C&#39;ye ber. </li><li> odasının merkezinde örnek yerleştirin. </li><li> Bir vakum odasına aşağı pompa ve 100 devir sayısını ayarlamak (biriktirme oranı: ~ 1 Å / döngü). </li><li> Sıralı ve alternatif olarak eşit numune Al 2 O 3 tabakalarının odasına 0.015 sn bir süre ile 0.015 S ve su (H2O) buharın bir zaman süresi ile trimetilalüminyum (TMA) gaz nabız. Her darbe arasındaki zaman farkı 5 saniyedir. TMA darbe sırasında oda basıncı 10 Torr ve H 2 O buhar darbesi sırasında basınç 2 Torr olduğunu. </li><li> Temizle ve birikimi her çevrim arasındaki odasına vakum. Depozito 100 devir için Al 2 O 3 ve odasından örnek almak. </li><li> Bir elipsometre kullanarak ALD Al 2 O 3 kalınlığını ölçün. </li></ol></li></ol> Bir Au İnce Film İkinci Katman 3. Hazırlama (Şekil 2i-l ve Şekil 2m-p) <ol><li> Au galvanik için Cu Tohum katmanlarının Hazırlama (Şekil 2i, m) <ol><li> E-ışın evaporatör numune tutucu ortasına örnek yerleştirin. </li><li> E-ışın demeti buharlaştırıcı içinde numunenin dönme kapatın. </li><li> Al 2 O 3 ve Cu arasında bir yapışma tabakası olarak hareket etmek numune üzerinde bir 5 nm Cr katmanı bırakın. örnek rotasyon olmadan bir e-ışını buharlaştırma işlemi kullanın. </li><li> Deposit Au galvanik için tohum tabakası olarak örnek rotasyon olmadan E-ışını ile buharlaştırma işlemi kullanılarak, mevcut Cr tabakanın üzerine 10 mil Cu. </li></ol></li><li> Au ince film Elektrolitik (Şekil 2j, n) <ol><li> bir kelepçe ve bir tel kullanarak kaynak metre negatif terminaline örnek (Cu tohum tabakası) bağlayın. Bu durumda, örnek galvanoplasti işlemi esnasında anodtur. </li><li> Kaynak metre pozitif terminaline Pt katot bağlayın. </li><li> Pt katot ve anot Cu hem BatmakAu elektro çözeltide ör. Yaklaşık 1 cm&#39;lik bir mesafe ile birbirine bakan iki elektrot tutun. </li><li> Kaynak metre açın ve 1.35 V sabit gerilim kurmak ve 16 dakika süreyle numune üzerinde Au electroplate. </li><li> DI su ile numuneyi durulayın ve fön hava tabancası ile. </li><li> Elektroliz Au ve mikroskop altında daha önce elektrolitik Au nanopillar dizi kontrol edin. </li><li> bir profilometre ile Au nanopillars kalınlığını ölçmek (Au nanopillars kalınlığı ~ 400 nm). NOT: Bölüm 1.2.2 Au elektrokaplama benzer şekilde, sabit akım set-up da au ince film electroplate için kullanılabilir. hem sabit gerilim ve sabit akım set-up, Au galvanik için kullanılan ideal bir akım ve gerilim deneme yanılma yolu ile elde edilebilir. </li></ol></li><li> Cr ve Cu katmanları (Şekil 2k, o) çıkarılması <ol><li> 10 s Cu etchant numuneyi Batmak. </li><li> DI suyun ile örnek durulayınd darbe kuru bir hava tabancası ile. </li><li> mikroskop altında Au nanopillars kontrol edin. </li><li> 10 s Cr maske etchant numuneyi Batmak. </li><li> DI su ile numuneyi durulayın ve fön hava tabancası ile. </li><li> mikroskop altında Au nanopillars kontrol edin. Not: Alternatif olarak, Cr ve Cu (aşama 3.3) çıkarılmasından sonra, ikinci elektro Au tabakanın üzerine Au ilave katmanın tekrar Au elektro çözelti içinde numune daldırın. Bu ekstra Au tabakası, ikinci Au tabakasının toplam kalınlığı artar Au tabakası ve Al 2 O 3 katman (Şekil 2R, p) arasında iyi bir temas sağlar. </li></ol></li></ol> C-şekil SRR&#39;ın 4. Tanımı (Şekil 2q-ler ve Şekil 2u-w) <ol><li> C-şekil SRR desenlendirme (Şekil 2 k, u) <ol><li> 60 saniye için 2.000 rpm&#39;de kaplamaz numune üzerinde bir ışığa dönerler. </li><li> 60 saniye boyunca 115 ° C sıcak bir plaka üzerine örnek fırında. </li><li&gt; UV ışığı altında ışığa 22 saniye boyunca bir Cr photomask ile (~ 15 mW / cm2 güç) Açığa. </li><li> ajitasyon ile 90 saniye boyunca bir geliştirici ile geliştirin. </li><li> DI su ile örnek durulayın ve bir hava tabancası ile örnek fön. </li></ol></li><li> Cı-şekil tanımı (W, Şekil 2R, V ve Şekil 2S) iyon değirmeni kullanılarak <ol><li> çift ​​taraflı Cu iletken bant kullanarak bir iyon değirmen numune tutucu numuneyi takın. </li><li> 6 ° C iyonu öğütücü bölme soğutun. </li><li> İyon tesis 300 V bir ışın gerilimi ve 30 dakika ~ 125 mA olan bir ışın akımı ile örnek. </li><li> örnek almak ve C-şekil dışında Au nanopillars inceleyin. </li><li> Adımı tekrarlayın 4.2.3 ve Au hala C-şekil dışında görünür ise 4.2.4. </li><li> fotorezist kaldırmak için aseton içerisinde örnek sonikasyon. </li><li> DI su ile numuneyi durulayın ve fön hava tabancası ile. </li><li> Bir mikroskop altında örnek kontrol edin. </li><li> Adımı tekrarlayın 4.2.6 ve 4.2.7 Fotorezist tam kaldırılmış değilse. NOT: Alternatif olarak, uygulamak oksijen ışığa çıkarmadan önce fotorezist adımları yumuşatıcı karşı direnç gösterirler. Ancak, sonikasyon banyosu varsa ışığa çıkarmak için en etkili yöntemdir. </li></ol></li></ol> Hava Nano boşluklar Al 2 O 3 5. Temizleme (Şekil 2t x) <ol><li> Al 2 O 3 kaldırmak için 5 dakika boyunca,% 5 hidrojen fluorür (HF) çözeltisi içinde örnek daldırın. </li><li> DI su ile numuneyi durulayın ve fön hava tabancası ile. </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>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

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. Üçüncü olarak, atomik ölçek nano boşluklar kolayca hassas kontrollü özellik boyutları ile bir ALD işlemi ile oluşturulabilir. örnek rotasyon olmadan Cr ve Cu E-ışın buharlaştırma minimize yanak birikimi ile yüzey üzerine doğrudan Cr ve Cu birikimi sağlar. Au tek kaynak sayaca bağlı olan Cu tohum tabakası üzerine elektroliz olabilir, çünkü bu, aşağıdaki Au galvanoplasti işlemi için çok önemlidir. Cu tabakasının yanaAu nanopillars en ilgili alt-tabaka üzerinde, Cu tabaka ile kesilmiş, Au alt-tabaka üzerinde elektroliz edilemez. kalite ve elektro Au kalınlığı elektro gerilim / akım ve galvanik süresine bağlıdır. Yüksek gerilim / akım yüksek çökelme hızına yol açmaktadır. Bununla birlikte, yüksek voltaj / akım, aynı zamanda düşük kaliteli Au birikimine neden olabilir. Düşük kaliteli Elektroliz Au daha düşük bir elektrik iletkenliği zayıf rezonans davranış ve rezonans tepe daha düşük bir büyüklüğe gelen standart Au malzeme de SRR sirkülasyon değiştirme akımı yoğunluğunu azaltır Au, boşlukların çok göre olan . Bu nedenle, uygun bir voltaj / akım, yüksek kaliteli Au nanopillars elde etmek için gereklidir. Elektrolitik zaman ve voltaj / akım, aynı zamanda, tam Au ince film (Au ikinci tabakası) kalınlığı Au nanopillars (Au birinci tabaka) göre daha az olduğundan emin olmak için kontrol edilmelidir. 2 O 3 tabaka elde edebilirsiniz. ALD tarafından tevdi Al 2 O 3 çökelme hızı ve kalitesi bölmesi içindeki reaksiyon sıcaklığına bağlıdır. Yukarıda 200 ° C&#39;lik bir tepkime sıcaklığı yüksek kaliteli Al 2 O 3 filmler elde etmek için önerilmektedir. Döngü sayısı ve sıcaklık tam olarak istenilen kalınlıkta Al 2 O 3 tabakasını elde etmek için kontrol edilebilir. Nano boşluklar (Şekil 3H) boyutu nanopillar bazlı SRR&#39;ların yüksek Q-faktör elde edilmesi için çok önemlidir. Nano-GAP boyutta bir artış, yüksek Q faktörüne yol açmaktadır; nano boşluklar içinde enerji depolama artırır. Ancak nano Boşlukların boyutu sınırlama olmaksızın artırılamaz. Nano-boşluk boyutları yaklaşık 50 nm aştığında, Au nanopillars arasında yer değiştirme akımı önemli ölçüde düşer ve n geçmesine edemiyorano-boşluklar, rezonans yanıtların kaybolmasına neden olur. Buna ek olarak, Al 2 O 3 nano Boşlukların boyutu Au nanopillars arasında iletim elde az 2 nm, Au birikimi dökümü dielektrik bariyer kutu (Al 2 O 3 nano boşluklar) için elektro gerilimi ise Au nanopillars üstünde electroplated ikinci Au katmanına yol açar Au elektro çözümü, (bir ilk altın tabakası). Bu sınır Au nanopillars arasındaki dielektrik bariyer bozmadan ultra-ince Al 2 O 3 boşlukları elde etmek için zorluk yol açar. Bir sonlu elemanlar metodu (FEM) SRR&#39;larının (Şekil 3i ve 3k) simüle etmek için kullanılmıştır. Iletim spektrumları üç rezonans pikleri ilk (1.) modunda, ikinci (2.) modu ve SRR üçüncü (3.) modu olarak bilinir. 10 nm Al ile nanopillar bazlı SRR&#39;ların iletim spektrumu <sub&gt; 2 O 3 boşluklar ve 10 nm hava boşlukları bir THz time-domain spektroskopisi (Şekil 3j ve 3l) kullanılarak ölçüldü. Tüm ölçülen iletim spektrumu fabrikasyon nanopillar tabanlı SRR&#39;ler beklenen tasarım karşılamak kanıtlıyor ki, simüle verileri maç. sürekli metal ince film ve dielektrik nano ölçekli boşlukları kombinasyonu daha fazla enerji depolama yapıları Q-faktörü daha yüksek yaklaşık 450 (45&#39;ten fazla kez ultra-yüksek Q-faktörler ile sonuçlanan geleneksel film tabanlı SRR&#39;ların kıyasla sağlamak geleneksel ince film tabanlı SRR&#39;ların) ve büyük frekans kaymaları (ince film tabanlı SRR&#39;ların frekans kayması) daha büyük 17 kez etrafında. Bu videonun dergisinde gösterilen eşsiz üretim tekniği geniş bir alana nanopillar oluşturan SRR&#39;ların binlerce imalatı için izin verir. Au nanopillars oluşumu büyük ölçüde SRR&#39;ların yüzey alanlarını ve nano ölçekli boşluklar bahis sayısını artırır yanaween Au nanopillars (elektrik yüklerinin) enerji depolama miktarını arttırır, ultra-yüksek Q-faktör yüksek hassasiyet giden elde edilebilir. nano boşluklar nano boşlukların geçirgenliği değişikliklere katkıda içinde ek olarak, nanopillar tabanlı SRR&#39;ların uygulanan maddelerin yüksek bir seçicilik neden nanopillar bazlı SRR&#39;ların, geniş frekans kayması ile sonuçlanan sunulmaktadır. Böylece nanopillar tabanlı SRR&#39;ler Au elektroliz kullanılarak imal ve ALD teknikleri çok akut kimyasal ve biyomoleküler algılama birimleri için idealdir.

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&#39;ler yüksek Q-faktörleri ve gelecek vaat eden algılama yeteneklerini, bu tür nanostructur imalatını göstermek olsa dageniş bir alanda yüksek boy oranları (40&#39;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&#39;ler arasındaki polimer ligandların ilişki izing, nano ölçekli boşlukları ile iyi organize tek boyutlu NC dizisi 23 elde edilebilir. Nano boşluk boyutu NC&#39;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&#39;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&#39;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&#39;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&#39;ların imalat ile ilişkili yaygın hatalardan kaçınmak için yardımcı olabilir.

<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

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&#39;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&#39;lik bir doğruluğa sahiptir ALD işlemi, depozisyon döngüsü kontrol edilerek tanımlanabilir.

<html> 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&#39;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 2 O 3 nano boşlukları ve hava nano boşlukları hem nanopillar bazlı SRR&#39;ların kesit şemasını göstermektedir. SEM görüntüleri, Au nanopillars arasındaki nanopillar tabanlı SRR dizisi ve nano ölçekli boşluklar (Şekil 2AF, 2AG, 3E-H) için toplanmıştır. Al 2 O 3 nano boşluklar ve hava nano boşluklar ile numunelerin her ikisi de simüle ve ölçülen iletim spektrumları (Şekil 3i-l) gösterildi. <html> 1 &quot;&gt;:&quot; keep-together.within sayfa = fo &quot;jove_content <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/55289/55289fig1.jpg" /> Şekil 1: değiştirme akımı aracılığı nanopillar bazlı SRR&#39;ların illüstrasyon. (A, b) Deplasman akımı (I d) iki metal plakalar ve elektrik alanlar E iki nanopillars arasında uyarılan. (C) şematik Au nanopillars binlerce tanımlanan nanopillar tabanlı SRR&#39;ların (H: nanopillar, A yüksekliği: bakan alanı, d: nano-boşluk boyutu l: nanopillar genişliği ve ε: Nano-boşlukları geçirgenlik) . (D) ince film tabanlı SRR ve nanopillar tabanlı SRR&#39;ın Q-faktörü. yaklaşık 450 arasında bir S-faktörü 10 nm&#39;lik bir nano boşluk boyutu olan bir nanopillar bazlı SRR ile elde edilebilir. Şekil Gelişmiş Optik Malzemelerin 12 izni ile uyarlanmıştır.ig1large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/55289/55289fig2.jpg" /> Şekil 2: nanopillar tabanlı SRR&#39;ların Fabrikasyon şemaları. Nanopillar tabanlı SRR&#39;ların imalat sürecinin - (t) 3D animasyon ve kesit şemaları. (Y - ac) farklı bir üretim aşamalarında nanopillar bazlı SRR&#39;ların optik görüntüler. (Reklam - ag) nanopillar tabanlı farklı imalat aşamalarında SRR&#39;ların yanı sıra 5 mil Al 2 O 3 boşluklar (ag) SEM görüntüleri. Şekil Gelişmiş Optik Malzemelerin 12 izni ile uyarlanmıştır. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55289/55289fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Şekil 3: nanopillar tabanlı SRR&#39;ların karakterizasyonu. (A - d) nanopillar tabanlı SRR&#39;ların Fabrikasyon şemaları. (E - h) nanopillar tabanlı SRR&#39;ların SEM görüntüleri. (I) Al 2 O 3 nano-gap nanopillar tabanlı SRR&#39;ların benzetilmiş iletim spektrumu. (J) Al 2 O 3 nano-gap nanopillar tabanlı SRR&#39;ların Ölçülen iletim spektrumu. (K) hava nano boşluğu nanopillar tabanlı SRR&#39;ların benzetilmiş iletim spektrumu. (L) Hava nano boşluğu nanopillar tabanlı SRR&#39;ların iletim spektrumları ölçülür. Şekil Gelişmiş Optik Malzemelerin 12 izni ile uyarlanmıştır. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55289/55289fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. &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

tasarım ve yeni bir nanopillar tabanlı bölünmüş halka rezonatör (SRR) imalatı için bir protokol sunulmuştur.

Terahertz Metamalzemeler de Yerdeğiştirme Akımı aracılığı Rezonansları için Nanopillar Tabanlı Bölünmüş Yüzük Rezonatörler Fabrikasyon

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 Görüntüleme.  University of Minnesota.  tasarım ve yeni bir nanopillar tabanlı bölünmüş halka rezonatör (SRR) imalatı için bir protokol sunulmuştur. 

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.

Fiber Çizim Yöntemi Kullanma Fabricating meta malzeme

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

Mühendislik

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

Paralel plaka Waveguide Sensor Kullanımı Terahertz Mikroakışkan Algılama

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.

Plasmonik Foto iletken Terahertz Vericiler Tasarımı, İmalatı ve Deneysel Karakterizasyonu

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.

Süperiletken Rezonatörler Fabrikasyon ve Karakterizasyonu

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.

Plazmonik ve Nanofotonik for Applications Nanopatch Antenlerin Kolloidal Sentezi

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).

Mikrosferik Whispering Galeri Modu Rezonatörler içinde Uyarılmış Stokes ve Antistokes Raman saçılması

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.

Silikon Halka Rezonatörü Foton Kaynak Kuantum Girişim ölçümü

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.

Optik Rezonatör ve Lazer Uygulamalarında Polimer Mikrokürelerin Üretimi

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.

Eğik açısı ifade kullanarak medya yüksek emici ile Ultra ince renk filmleri imalatı

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