광자 크리스탈 느린 빛 waveguides와 충치의 사용하는 것은 널리 많은 서로 다른 응용 프로그램에서 포토닉스 커뮤니티에 의해 채택되었습니다. 이러한 장치의 따라서 제조 및 특성 좋은 관심입니다. 간섭 (waveguides)와 공진 산란 (충치) :이 논문은 즉 우리의 제조 기술과 두 광 특성화 방법을 설명합니다.
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이 논문에서
요약
초록
느린 빛은보기의 기본 시점에서하고 실용적인 응용 프로그램을위한 상당한 잠재력이 모두에 큰 관심을 생성, 지난 10 년 동안 포토닉스 커뮤니티에서 뜨거운 주제 중 하나입니다. 느린 빛을 광자 크리스탈 waveguides는 특히 주요 부분을 연주하고 성공적으로 광 신호를 1-4 지연 고용하고 있으며 모두 선형 5-7과 비선형 장치의 강화. 8-11
광자 크리스탈 충치가 느린 빛 waveguides의와 유사한 효과를 얻을 수 있지만, 밴드 폭 감소 이상. 이러한 충치는 광학 12의 실현을 위해, 높은 Q-factor/volume 비율을 제공하며, 전기적으로 13 초저 임계 레이저와 비선형 효과의 향상을 펌프. 14-16을 또한 수동 필터 17 변조기 18-19 입증 된을 매우 좁은 라인 폭, 높은 자유 스펙트럼 R을 전시낮은 에너지 소비의 엔지 및 레코드 값입니다.
이러한 흥미로운 결과를 달성하기 위해 강력한 반복적 인 제조 프로토콜 개발해야합니다. 이 논문에서 우리는 광자 크리스탈 패턴의 정의에 대해 전자 - 빔 리소그래피 직원을 고용하고 있으며 습식 및 건식 에칭 기술을 사용하여 우리의 제조 프로토콜에서 심층적 인을 살펴보십시오. 수직으로 고생하지 않는 광자 결정에서의 최적화 된 제조 레시피 결과는 비대칭와 아주 좋은 가장자리 벽 거칠기를 나타냅니다. 우리는 유사한 문제를 파악하고 제거하기 위해 촬영 할 수있는 진단 경로로 이어지는, 에칭 매개 변수와 그 장치에 미칠 수있는 해로운 효과를 다양한 결과를 논의합니다.
느린 빛 waveguides을 평가하기위한 핵심은 전송 및 그룹 인덱스 스펙트럼의 수동적 특성입니다. 다양한 방법 특히 전송 스펙트럼 20-21의 파브리 · 페로 가장자리를 해결,보고되었습니다D 간섭 기술. 여기 22-25, 우리는 푸리에 변환 분석과 스펙트럼 간섭 측정법을 결합 직접, 광대역 측정 기술을 설명합니다. 우리가 액세스 waveguides와 노출 된 광자 크리스탈을 특징 수 있기 때문에 26 우리의 방법은 그 단순성과 능력에 띄는 필요없이 온칩 간섭 구성 요소 및 설치에 대해서만 부품 및 지연 검사를 이동 필요가 없습니다, 마하 - Zehnder 간섭계로 구성되어 있습니다.
언제 특성화 광자 크리스탈 충치, 직접 캐비티 자체의 성능에 구멍 27 미치는 영향에 연결된 내부 소스 21 외부 waveguides을 포함한 기술,이를 왜곡 측정. 여기, 우리는 간 양극화 프로브 빔의 사용을하고 프로브가 비행기 -의 목적을 통해 캐비티로 연결된다 공진 산란 (RS)로 알려져 소설 및 비 관입 기법을 설명합니다. 이 기술은 먼저 demonstra했습니다테드 McCutcheon 외. (28)에 의해 추가로 Galli 외에 의해 개발. 29
프로토콜
면책 조항 : 다음 프로토콜 광자 크리스탈 waveguides와 충치의 제조 및 특성 기술을 다루는 일반적인 프로세스 흐름을 제공합니다. 프로세스 흐름은 우리의 실험실에서 사용할 수있는 특정 장비에 최적화되어 있습니다, 다른 시약이나 장비를 사용하는 경우 매개 변수가 다를 수 있습니다.
1. 샘플 준비
- 샘플 Cleaving은 - 실리콘 - 온 - 절연체 (SOI) 웨이퍼를 타고 실리콘 표면의 가장자리에서 약 1-2mm 긴 줄을 긁어하기 위해 다이아몬드 서기를 사용 스크래치는 웨이퍼의 가장자리를 통해 확장하도록해야합니다. 직선 모서리에 스크래치를 정렬 (예 : 현미경 슬라이드의)과 스크래치의 양면에 더 긍정적 인 압력을 적용 스크래치 위치에있는 크리스탈 비행기를 따라 웨이퍼 의지 다니엘. 전체 칩을 정의하는이 절차를 반복합니다.
- 샘플 청소 -주의 아세톤에 장소 샘플을 핀셋에게를 사용하는차 1-2 분을위한 초음파 욕조에 청소. 아세톤에서 샘플을 제거,주의 이소프로판올을 (30 초) (아세톤 및 이소프로판올 모두 가연성입니다 좋은 환기를 사용하여 모든 점화 소스를 방지)를 사용하여 샘플에서 남아있는 아세톤을 씻어. 깨끗한 건조 질소 총을 사용하여 샘플을 ....
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결과
제작된 시료
그림 1은 전자빔 레지스트에서 노광 및 현상된 패턴의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 보여줍니다. 레지스트와 실리콘 기판 사이의 "깨끗한" 경계면을 통해 완전한 노광 및 현상이 이루어졌음을 알 수 있습니다. 각각 서로 다른 기본 선량을 가진 단순 반복 도형(본 실험의 경우 50 × 50 μm 정사각형)으로 구성된 선량 테스트 패턴의 노광을 통해, 이후의 박막에 적용할 정확한 선량 계수와 현상 시간을 결정합니다.
전자빔 리소그래피를 사용하여 고해상도 패턴을 생성할 때는 레지스트 막을 최대한 얇게 사용하는 것이 유리하지만, 실리콘에 패턴을 식각할 때는 가능한 한 두꺼운 막을 사용하는 것이 권장됩니다. 이러한 상충하는 조건들의 균형을 맞추는 것이 공정 레시피 최적화의 목표입니다. 본 연구에서는 약 350 nm 두께의 ZEP 520A 층이 식각 공정을 견디면서도 필요한 고해상도를 구현한다는 것을 .......
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토론
샘플 제조
전자 - 빔 (예 : ZEP 520A) 저항 우리의 선택은 동시에 고해상도 및 에칭 저항 때문입니다. 우리는 ZEP의 520A는 오버 헤드 연구소 등으로부터 방출 된 UV 빛에 의해 영향을받을 수 있습니다 생각, 같은 우리가 한 실험실에서 다른로 이동하는 동안 UV 불투명 한 용기에 스핀 코팅 샘플을 놓는 것이 좋습니다.
이 샘플 단계로 인해이며, 진공 챔버 없습니다 - 광자 크리스탈 패턴을 정의로 이동, 샘플을 노출하기 전에 우리는 로딩이 글 중에 잘못된 정렬 오류를 감소 후 전자 빔 리소그래피 시스템은 적어도 한 시간 동안 정착 할 수 있도록하는 것으로 확인되었습니다 즉시로드 한 후 같은 온도에서 존재. (심지어 광자 크리스탈 홀 당 나노 미터에서), 로그인 결과를 챔버에 상대적으로 무대에 작은 드리프트를 작성하는 광자 크리스탈 패턴으로, 액세스 waveguides과 함께 몇 시간이 걸릴 수 있습니다.......
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공개 사항
관심 없음 충돌이 선언 없습니다.
감사의 글
저자는 굉장히 RS 기법 및 측정의 실행에 관한 유용한 토론을 파비아 대학에서 박사 마테오 Galli, 박사 시몬 L. Portalupi과 교수 루치 C. Andreani을 인정합니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Acetone | Fisher Scientific | A/0520/17 | 주의: 가연성이므로 환기가 잘 되고 모든 발화원을 피하십시오. |
| Isopropanol | Fisher Scientific | P/7500/15 | 주의: 가연성이므로 통풍이 잘되고 모든 발화원을 피하십시오. |
| Electron Beam resist | Marubeni Europe plc. | ZEP520A | 주의: 가연성, 흡입으로 유해함, 피부와 눈과의 접촉을 피하십시오. |
| Xylene | Fisher Scientific | X/0100/17 | 주의: 가연성 및 독성이 강하고, 환기가 잘되고, 모든 발화원을 피하고, 피부와 눈과의 접촉을 피하십시오. |
| Microposit S1818 G2 | Chestech Ltd. | 10277866 | 주의: 가연성이며 눈, 코 및 호흡기에 자극을 일으킵니다. |
| Microposit 개발자 MF-319 | Chestech Ltd. | 10058721 | <강한>주의: 알칼리성 액체이며 눈, 코 및 호흡기에 자극을 일으킬 수 있습니다. |
| Hydrofluoric Acid | Fisher Scientific | 22333-5000< | strong>주의: 매우 부식성이 있으며, 조직을 쉽게 파괴합니다; HF. |
| Microposit 1165 Remover | Chestech Ltd. | 10058734 | 주의: 가연성이며 눈, 코 및 호흡기에 자극을 일으킵니다. |
| Sulphuric Acid | Fisher Scientific | S/9120/PB17 | 주의: 부식성이 있으며 매우 독성이 있습니다; 개인 보호 장비로 다루고 증기나 미스트의 흡입을 피하십시오. |
| Hydrogen Peroxide | Fisher Scientific | BPE2633-500 | CAUTION: 피부와 눈 접촉의 경우에 아주 위험합니다; 개인 보호 장비로 처리합니다. |
| Equipment | |||
| >silicon-on-Insulator 웨이퍼 | Soitec | G8P-110-01 | |
| Diamond Scribe | J M Diamond Tool Inc. | HS-415 | |
| 현미경 슬라이드 | Fisher Scientific | FB58622 | |
| 비커 | Fisher Scientific | FB33109 | |
| 핀셋 | SPI 공급 | PT006-AB | |
| 초음파 수조 | Camlab | 1161436 | |
| Spin-Coater | Electronic Micro Systems Ltd. | EMS 4000 | |
| 피펫 | Fisher Scientific | FB55343 | |
| E-beam Lithography System | Raith Gmbh | Raith 150 | |
| 반응성 이온 에칭 시스템 | 독점 사내 설계 | -- | |
| UV 마스크 정렬기 | Karl Suss | MJB-3 | |
| ASE 소스 | Amonics | ALS-CL-15-B-FA | strong>주의: 보이지 않는 IR 방사선. |
| 단일 모드 광섬유 | Thorlabs | P1-SMF28E-FC-2 | |
| 3dB 광섬유 분배기 | Thorlabs | C-WD-AL-50-H-2210-35-FC/FC | |
| 비구면 렌즈 | New Focus | 5720-C | |
| XYZ 스테이지 | Melles Griot | 17AMB003/MD | |
| 편광 빔스플리터 큐브 | Thorlabs | PBS104 | |
| IR 검출기 | New Focus | 2033 | |
| 100× 객관적인 | Nikon | BD Plan 100x | |
| 오실로스코프 | Tektronix | TDS1001B | |
| 광 스펙트럼 분석기 | Advantest | Q8384 | |
| IR 센서 카드 | Newport | F-IRC2 | |
| TLS 소스 | Agilent | 81940A | CAUTION: invisible IR radiation. |
| IR Camera | 전기 물리학 | 7290A | |
| IR 검출기 | New Focus | 2153 | |
| 디지털 멀티 미터 | 애질런트 | 34401A | |
| 조명 | 스토커 Yale | Lite 진드기 | |
| 모노 크로 메이터 | 스펙트럼 제품 | DK480 | |
| 어레이 검출기 | Andor | DU490A-1.7 | |
| GIF 파이버 | Thorlabs | 31패02 |
참고문헌
- Baba, T., Kawasaki, T., Sasaki, H., Adachi, J., Mori, D. Large delay-bandwidth product and tuning of slow light pulse in photonic crystal coupled waveguide. Opt. Express. 16 (12), 9245-9253 (2008).
- Melloni, A., Canciamilla, A., et al.
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재인쇄 및 허가
