Fabbricazione di Nanopillar-Based Split Ring risonatori di corrente di spostamento mediata Risonanze a Terahertz metamateriali

Chao Liu; Joseph Schauff; Seokhyeong Lee; Jeong-Hyun Cho

doi:10.3791/55289

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Articolo metodologico

Fabbricazione di Nanopillar-Based Split Ring risonatori di corrente di spostamento mediata Risonanze a Terahertz metamateriali

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DOI:

10.3791/55289

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23 marzo 2017

Chao Liu¹ , Joseph Schauff¹ , Seokhyeong Lee¹ , Jeong-Hyun Cho¹

¹Department of Electrical and Computer Engineering, University of Minnesota

In questo articolo

Sommario

Un protocollo per la progettazione e la realizzazione di un anello spaccato romanzo risonatore nanopillar-based (SRR) è presentato.

Abstract

Terahertz (THz) anello spaccato risonatore (SRR) metamateriali (MMS) è stato studiato per il gas, chimica, e applicazioni di rilevamento biomolecolari perché la SRR non è influenzata dalle caratteristiche ambientali come la temperatura e la pressione che circonda il risonatore. La radiazione elettromagnetica in frequenze THz è biocompatibile, che è una condizione critica appositamente per l'applicazione del rilevamento biomolecolare. Tuttavia, il fattore di qualità (Q-factor) e risposte in frequenza di tradizionale basato risonatore anello elastico a film sottile (SRR) MM sono molto bassi, il che limita la loro sensibilità e la selettività come sensori. In questo lavoro, nuovi MMS SRR nanopillar-based, che utilizza corrente di spostamento, sono progettati per migliorare il fattore Q fino a 450, che è circa 45 volte superiore a quella di MMS tradizionali basati su film sottile. Oltre alla maggiore fattore Q, i MM nanopillar basato inducono una grande spostamenti di frequenza (17 volte rispetto allo spostamento ottenuto dalla tradizioneal film sottile basati MM). A causa dei fattori Q significativamente migliorate e spostamenti di frequenza, nonché la struttura della radiazione biocompatibile, SRR nanopillar basato THz sono MMs ideali per lo sviluppo di sensori biomolecolari con elevata sensibilità e selettività senza indurre danni o distorsione biomateriali. Un processo di fabbricazione romanzo è stato dimostrato per costruire le SRR nanopillar-based per gli MMS THz corrente di spostamento mediate. A (Au) processo di elettrodeposizione in due fasi d'oro e di un processo di deposizione di strati atomici (ALD) sono usati per creare le lacune sub-10 nm scala tra Au nanopillars. Poiché il processo ALD è un processo di rivestimento conforme, un ossido di alluminio uniforme (Al ₂ O ₃₎ strato di spessore scala nanometrica può essere raggiunto. In sequenza galvanica un altro film sottile Au per riempire gli spazi tra Al ₂ O ₃ e Au, un vicino ricco di Au-Al ₂ O ₃ -Au struttura con nano-scala di Al ₂ O ₃ lacune possono esserefabbricato. La dimensione dei nano-gap può essere ben definita controllando accuratamente i cicli di deposizione del processo ALD, che ha una precisione di 0,1 nm.

Introduzione

Terahertz (THz) metamaterials (MMS) sono stati sviluppati per sensori e dispositivi ^{^1,} ^{^2,} ^{^3,} ^{^4,} ^{^5,} ^{^6,} ^{^7,} ^{^8,} ^{^9,} ^{^10,} ¹¹ frequenza agile biomediche. Al fine di migliorare la sensibilità e la frequenza selettività dei THz sensori MM, un nanopillar-based anello elastico risonatore (SRR) è stato progettato....