A. Maker a été soutenu par une Fondation Annenberg bourse d&#39;études supérieures de recherche, et ce travail a été soutenu par la National Science Foundation [085281 et 1028440].

1. Fabrication des microsphères <ol><li> Sélectionnez une petite quantité (environ 5 pouces) de la fibre optique, bande de ~ 1.5 &quot;de revêtement d&#39;un bout et le nettoyer avec du méthanol ou l&#39;éthanol (Figure 1a, b). </li><li> Si elle est disponible, cliver la fin avec une fibre optique couperet. S&#39;il n&#39;est pas disponible, couper avec des pinces coupantes ou des ciseaux de telle sorte que ~ 0.5 &quot;est à gauche. L&#39;avantage d&#39;utiliser une fibre optique couperet est qu&#39;il produit un très lisse, coupe uniforme comme dans la figure 1b. Rugosité excessive ou défauts d&#39;une coupure peut entraîner des refusion inégale, la réduction du facteur de qualité des sphères résultant. </li><li> Exposer l&#39;extrémité de la fibre nettoyé à 3W de puissance laser CO 2 à un concentré ~ diamètre de taille de spot 500 um ~ 1 seconde (figure 1c, d, e). Ce produit sphères de ~ 200 pm de diamètre, mais la taille peut être réglée en augmentant ou en diminuant le diamètre de la fibre optique. Légèrement ajuster l&#39;intensité du laser peut également be nécessaire pour sphères de refusion grandes ou plus petites. </li></ol> 2. Fabrication Microtoroid <ol><li> Concevoir et fabriquer un photomasque à de sombres milieux solides, dans l&#39;espacement et le diamètre de votre choix. Il est important de noter que les tores produits sera 25-30% plus petit que les cercles sur le masque. Par exemple, un cercle plein avec un diamètre de 100 microns produira un tore ayant un diamètre d&#39;environ 75 microns. En outre, il est recommandé de laisser au moins 1-2mm d&#39;espace entre chaque cercle et au moins 5 mm d&#39;espace entre les tableaux de cercles et sur les bords du masque. Étant donné que les plaquettes échantillons doit être manipulé avec précaution avec des pincettes, il est important de laisser un espace pour les pinces à préhension, sans endommager les tores. L&#39;espace supplémentaire fournit également ambiante pendant une fibre optique conique pour coupler la lumière dans les dispositifs finis, et permet échantillons à être coupé en plus petits ensembles plus facilement. Pour cette procédure, nous avons utilisé un masque avec des rangées de 160 um dicercles ameter ~ 1mm en dehors, avec ~ 5mm d&#39;espace entre chaque rangée de cercles. Les tores finis sont environ 110 microns de diamètre. </li><li> Commencez par des plaquettes de silicium avec une couche de 2 um d&#39;épaisseur de silice croissance thermique. Enchaînement des plaquettes pour s&#39;adapter à la configuration souhaitée sur microdisque le masque de photolithographie, laissant place à bord de bourrelet de résine photosensible. Notez que dès le début de la fabrication, il est généralement plus commode de graver plusieurs tableaux de cercles sur les gros morceaux de tranches de silicium (~ cm x cm plusieurs plusieurs). Les grandes plaquettes permettent de photolithographie et de gravure de BOE plus d&#39;échantillons à la fois, et sont plus faciles à manipuler avec des pincettes. Plus tard, avant l&#39;étape de gravure XeF 2, il est recommandé de scinder les grandes tranches en petits tableaux afin de permettre plus rapide, plus uniforme XeF 2 gravure. </li><li> Dans une hotte, nettoyer soigneusement les tranches d&#39;un rinçage avec de l&#39;acétone, le méthanol, l&#39;isopropanol, et de l&#39;eau déminéralisée. Soufflez les échantillons sécher à l&#39;aide d&#39;azote ou d&#39;un échantillon filtrépistolet à air encore s&#39;exprimer, et de les placer sur une plaque chauffante réglée sur 120 ° C pendant au moins 2 minutes pour sécher. </li><li> Après avoir laissé les plaquettes cool, les placer dans une hotte inflammable / solvant et exposer à HMDS pendant 2 minutes en utilisant la méthode de dépôt de vapeur. Une méthode simple dépôt de vapeur: mettre quelques gouttes de HMDS dans un bécher de 10ml petite, puis couvrir les plaquettes et petit bécher avec un récipient plus grand verre de tenir la vapeur. </li><li> Placer un échantillon sur un métier à filer avec une monture de taille appropriée. Utilisation d&#39;un compte-gouttes ou une seringue et le filtre, appliquer à l&#39;échantillon photorésine. Produit dérivé couche S1813 photorésist sur chaque échantillon pendant 5 secondes à 500rpm, suivie par 45 secondes à 3000tr/min. Élimination de bord de bourrelet n&#39;est pas nécessaire si la tranche est suffisamment grande pour que le bourrelet de bordure ne pas interférer avec le motif. </li><li> Doux cuire la résine photosensible sur une plaque chaude à 95 ° C pendant 2 minutes. </li><li> L&#39;utilisation d&#39;un alignement de masque UV et le photomasque désiré, d&#39;exposer les échantillons de résine photosensible couvertes à untotale de 80mJ/cm 2 de rayonnement ultraviolet. </li><li> Plonger les échantillons dans MF-321 développeur de retirer la résine photosensible qui a été exposé à la lumière UV. Tout en développant, étroitement regarder le photorésist est éliminé de la tranche et dissous. Il est important de remuer / swish le récipient en permanence au cours de ce processus afin d&#39;assurer la résine photosensible est enlevée de manière uniforme. Pour les paramètres donnés, la résine photosensible prend environ 30 secondes à se développer. </li><li> Lorsque la plupart de la résine photosensible non désirée a dissous dans le révélateur, le rinçage des échantillons soigneusement sous l&#39;eau courante, soufflez doucement sécher les échantillons à l&#39;aide d&#39;azote ou d&#39;arme à air comprimé, et d&#39;inspecter les échantillons avec un microscope pour s&#39;assurer que tous photorésist indésirable a été supprimé. Si nécessaire, les échantillons peuvent être immergé à nouveau dans le révélateur, mais il faut être prudent de ne pas surdévelopper les échantillons que les modèles souhaités résine photosensible peut aussi être endommagé. (Si les motifs désirés sont endommagés ou défectueux, la résine photosensible peut êtreenlevé avec de l&#39;acétone et les étapes 2.1 à 2.9 peuvent être répétées à nouveau). </li><li> Après le développement, bien rincer les échantillons à l&#39;eau courante, soufflez doucement sécher les échantillons, et les faire cuire dur sur une plaque chauffante à 110 ° C pendant 2 minutes. Cette étape chauffe la résine photosensible dessus de sa température de transition vitreuse, refusion la résine photosensible et de la rugosité partiellement réparation qui a eu lieu au cours du processus de développement. </li><li> Utilisation de Teflon conteneurs et l&#39;équipement de protection nécessaire, plonger les échantillons dans l&#39;amélioration du tampon de gravure d&#39;oxyde (BOE). BOE contient HF, qui grave la silice n&#39;est pas couverte par photorésist pour former des liasses de silice circulaires sur la plaquette de silicium (figure 2a-c). Amélioration de la mémoire tampon HF ont un meilleur état de gravure, la rugosité de minimiser dans les cercles de silice qui en résultent. Bien qu&#39;il soit possible de mélanger tamponné HF à partir de 49% HF, cela peut conduire à des résultats très variables comme typiquement seulement de petites quantités sont faites. </li><li> Après environ 15-20 minutes delon les modèles, taille des échantillons et nombre d&#39;échantillons), retirer les échantillons de la BOE utilisant Teflon pincettes. Rincer soigneusement les échantillons dans l&#39;eau courante. La silice a été supprimée lorsque les échantillons se hydrophobe. </li><li> Après gravure, de rinçage, de séchage et les échantillons, les inspecter en utilisant un microscope optique. Assurez-vous que les motifs souhaités ont été gravés complètement et totalité de la silice non désirées a été supprimé. Si nécessaire, retourner les échantillons à la BOE pour la gravure ultérieure. Il faut veiller à ne pas surgravure les échantillons, ou les motifs circulaires en dessous de la résine photosensible peut être endommagé. </li><li> Une fois la gravure BOE est terminée, rincer soigneusement les échantillons dans de l&#39;eau déminéralisée et sécher. Si les échantillons sont de gros morceaux de galette de silicium, il est également recommandé de couper les (en utilisant une scie de découpage en dés ou le scribe de diamant) en petits morceaux avec des lignes individuelles de cercles de silice. Des lignes individuelles de cercles sont gravés plus rapidement et uniformément dans le XeF2 étape de gravure (2.16). Poussière de silicium produite par la coupe est retiré pendant le nettoyage à l&#39;étape suivante. </li><li> Retirer la résine photosensible par rinçage avec de l&#39;acétone, le méthanol, l&#39;isopropanol, et de l&#39;eau désionisée, et sécher les échantillons en utilisant un pistolet d&#39;azote et de chauffage sur une plaque chaude à 120 ° C pendant au moins 2 minutes. </li><li> L&#39;utilisation d&#39;un graveur XeF 2, sous-cotation du silicium sous les patins de silice circulaires pour former microdisques de silice (figure 2d-f). La quantité doit être gravée environ 1/3 de la taille du cercle de silice, de sorte que l&#39;pilier microdisque résultant est d&#39;environ 1.3 à 1.2 du diamètre total du disque, tel que déterminé par examen au microscope optique. Le nombre de XeF 2 impulsions et la durée de chaque impulsion dépend de la quantité de silicium dans la chambre et le type de XeF 2 graveur utilisé. </li><li> Après XeF 2 gravure, exposer les échantillons à un faisceau laser CO 2 porté à environ uneL&#39;intensité de 2W pour ~ 3 secondes ou jusqu&#39;à ce qu&#39;un tore lisse est formée (Figure 2g-i). Selon la taille exacte du disque et la quantité de XeF 2 sous-cotation, une intensité légèrement supérieure ou inférieure et temps d&#39;exposition peuvent être nécessaires pour former un microtoroid. Il est important que le centre du faisceau laser et le centre de la microdisque sont alignés, de sorte que la microdisque silice se former une surface lisse, microtoroid circulaire. </li></ol> 3. Les résultats représentatifs Les dispositifs de microsphères et microtoroid peut être imagée en utilisant la microscopie optique et la microscopie électronique à balayage (Figure 2h 1d, e et la figure, i). Dans toutes les images, l&#39;uniformité de la surface du dispositif est évident. Pour vérifier que l&#39;approche détaillée crée ultra-haute-Q dispositifs, nous avons également caractérisé le facteur Q de plusieurs appareils en effectuant une largeur de raie (Δλ) de mesure et de calcul de la chargeQ de la simple expression: Q = λ / Δλ = ωτ, où λ = longueur d&#39;onde de résonance, ω = fréquence et τ = photon vie. Représentant des spectres de chaque appareil fabriqué en utilisant les procédures précédemment détaillées 1,9 et un graphique de comparaison de plusieurs appareils est illustré à la figure 3. Les facteurs de qualité de tous les appareils sont supérieurs à 10 millions de dollars, la majorité étant supérieur à 100 millions d&#39;euros. Le spectre de la microsphère a une résonance unique, ce qui indique que la lumière soit couplée dans le mode horaire ou anti-horaire optique de multiplication. Cependant, le spectre du tore fendu exposée une résonance, ce qui indique que la lumière couplée dans les deux modes dans le sens horaire et anti-horaire simultanément. Ce phénomène se produit quand il ya une légère imperfection sur le site de couplage. En ajustant le spectre d&#39;une double lorentzienne, le facteur Q des deux modes peuvent être déterminées. Le phénomène de résonance scissionna peut se produire à la fois dans la sphère et résonateurs tore, mais elle est plus fréquemment observée dans les tores car ils sont plus sensibles aux imperfections et ont moins de modes optiques par rapport aux sphères. <img src="/files/ftp_upload/4164/4164fig1.jpg" alt="Figure 1"/> Diagramme figure 1. Du processus de fabrication de microsphères cavité. a) Rendu et b) micrographie optique d&#39;une fibre nettoyé et coupé optique. c) micrographie rendu, d) et e optique) microscope électronique à balayage d&#39;un microspere résonateur. <img src="/files/ftp_upload/4164/4164fig2.jpg" alt="Figure 2"/> Diagramme Figure 2. Du processus de fabrication cavité microtoroid. un rendu), b) top-vue micrographie optique et c) en vue latérale microscope électronique à balayage du tampon d&#39;oxyde circulaire, tel que défini par photolithographie et gravure BOE. Notez la légère forme de coin de l&#39;oxyde qui est formé par la BOE. d) rendu, e) top-vuemicrographie optique et f) en vue latérale microscope électronique à balayage du tampon d&#39;oxyde après l&#39;étape de gravure XeF 2. Noter que le disque d&#39;oxyde maintient la périphérie en forme de coin. g) rendu, h) vu de haut micrographie optique et i) en vue latérale microscope électronique à balayage de la cavité microtoroid. <img src="/files/ftp_upload/4164/4164fig3.jpg" alt="Figure 3"/> Figure 3. Spectres facteur de qualité de Représentant du a) et b microsphère) microtoroid cavités résonnantes que déterminés par la méthode de mesure la largeur de raie. Dans les dispositifs Q très élevés, on peut observer le mode de fractionnement ou un double pic, dans lequel la lumière se reflète sur un petit défaut et circule dans les deux directions dans le sens horaire et anti-horaire. c) Comparaison graphique montrant les facteurs Q de microsphères et plusieurs microtoroid cavités résonnantes. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4164/4164fig3large.jpg" target="_blank">Cliquez ici pour agrandir la figure</a> . Figure 4. Schéma de la refusion laser CO 2 mis en place. Le CO 2 faisceau laser (ligne bleue) est réfléchi et ont ensuite porté sur l&#39;échantillon. Il passe à travers les 10,6 um / 633 nm faisceau de combinaison, qui transmet 10.6 um et reflète 633 nm. Les images optiques de colonne de la réflexion de l&#39;échantillon hors de l&#39;assembleur de faisceaux et, par conséquent, l&#39;image est un peu rouge. Une liste des pièces nécessaires à cette configuration est dans le tableau 4. <img src="/files/ftp_upload/4164/4164fig5.jpg" alt="Figure 5"/> Figure 5. Façon incorrecte refusion une microsphère) et b) microtoroid cavités résonnantes. Dû au mauvais placement dans le faisceau, le dispositif est mal formé. c) À la suite d&#39;un photomasque pauvres ou la lithographie pauvres, le tore est en forme de lune.

<ol>
	<li>Armani, D. K., Kippenberg, T. J., Spillane, S. M., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-high-Q+toroid+microcavity+on+a+chip.">Ultra-high-Q toroid microcavity on a chip.</a> Nature. 421, 925-928 (2003).</li><li>Gorodetsky, M. L., Savchenkov, A. A., Ilchenko, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultimate+Q+of+optical+microsphere+resonators.">Ultimate Q of optical microsphere resonators.</a> Optics Letters. 21, 453-455 (1996).</li><li>Armani, A. M., Kulkarni, R. P., Fraser, S. E., Flagan, R. C., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label-Free,+Single-Molecule+Detection+with+Optical+Microcavities.">Label-Free, Single-Molecule Detection with Optical Microcavities.</a> Science. 317, 783 (2007).</li><li>Choi, H. S., Ismail, S., Armani, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studying+polymer+thin+films+with+hybrid+optical+microcavities.">Studying polymer thin films with hybrid optical microcavities.</a> Optics Letters. 36, 2152-2154 (2011).</li><li>Aoki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+strong+coupling+between+one+atom+and+a+monolithic+microresonator.">Observation of strong coupling between one atom and a monolithic microresonator.</a> Nature. 443, 671-674 (2006).</li><li>Hsu, H. -. S., Cai, C., Armani, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-low+threshold+Er:Yb+sol-gel+microlaser+on+silicon.">Ultra-low threshold Er:Yb sol-gel microlaser on silicon.</a> Optics Express. 17, 23265 (2009).</li><li>Zhu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-chip+single+nanoparticle+detection+and+sizing+by+mode+splitting+in+an+ultrahigh-Q+microresonator.">On-chip single nanoparticle detection and sizing by mode splitting in an ultrahigh-Q microresonator.</a> Nature Photonics. 4, 46-49 (2009).</li><li>Zhang, X., Choi, H. -. S., Armani, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultimate+quality+factor+of+silica+microtoroid+resonant+cavities.">Ultimate quality factor of silica microtoroid resonant cavities.</a> Applied Physics Letters. 96, 153304 (2010).</li><li>Vernooy, D. W., Ilchenko, V. S., Mabuchi, H., Streed, E. W., Kimble, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Q+measurements+of+fused-silica+microspheres+in+the+near+infrared.">High-Q measurements of fused-silica microspheres in the near infrared.</a> Optics Letters. 23, 247-249 (1998).</li><li>Saleh, B. E. A., Teich, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fundamentals of Photonics. , (2007).</li><li>Ilchenko, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystal+quartz+optical+whispering-gallery+resonators.">Crystal quartz optical whispering-gallery resonators.</a> Optics Letters. 33, 1569-1571 (2008).</li><li>Soteropulos, C., Hunt, H., Armani, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+binding+kinetics+using+whispering+gallery+mode+microcavities.">Determination of binding kinetics using whispering gallery mode microcavities.</a> Applied Physics Letters. 99, 103703 (2011).</li><li>Barclay, P. E., Srinivasan, K., Painter, O., Lev, B., Mabuchi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integration+of+fiber-coupled+high-Q+SiNx+microdisks+with+atom+chips.">Integration of fiber-coupled high-Q SiNx microdisks with atom chips.</a> Applied Physics Letters. 89, (2006).</li><li>Srinivasan, K., Painter, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mode+coupling+and+cavity-quantum-dot+interactions+in+a+fiber-coupled+microdisk+cavity.">Mode coupling and cavity-quantum-dot interactions in a fiber-coupled microdisk cavity.</a> Physical Review. A. 75, (2007).</li><li>Xu, Q. F., Lipson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All-optical+logic+based+on+silicon+micro-ring+resonators.">All-optical logic based on silicon micro-ring resonators.</a> Optics Express. 15, 924-929 (2007).</li><li>Martin, A. L., Armani, D. K., Yang, L., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Replica-molded+high-Q+polymer+microresonators.">Replica-molded high-Q polymer microresonators.</a> Optics Letters. 29, 533-535 (2004).</li><li>Chao, C. Y., Guo, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer+microring+resonators+fabricated+by+nanoimprint+technique.">Polymer microring resonators fabricated by nanoimprint technique.</a> Journal of Vacuum Science Technology B. 20, 2862-2866 (2002).</li><li>Armani, A. M., Armani, D. K., Min, B., Vahala, K. J., Spillane, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-high-Q+microcavity+operation+in+H2O+and+D2O.">Ultra-high-Q microcavity operation in H2O and D2O.</a> Applied Physics Letters. 87, 151118 (2005).</li><li>Kovacs, G. T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Micromachined Transducers Sourcebook. , (1998).</li><li>Kovacs, G. T. A., Maluf, N. I., Petersen, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bulk+Micromaching+of+Silicon.">Bulk Micromaching of Silicon.</a> Proceedings of the IEEE. 86, 1536-1551 (1998).</li></ol>

Pas de conflits d&#39;intérêt déclarés.

Comme avec n&#39;importe quel structure optique, maintien de la propreté à chaque étape du processus de fabrication est d&#39;une importance critique. Comme il ya de nombreux manuels écrits sur le sujet de la lithographie et la fabrication, les suggestions ci-dessous ne sont pas destinés à être exhaustif, mais mettre en évidence quelques-unes des questions les plus courantes des chercheurs ont été confrontés. 19-20 Parce que l&#39;uniformité de la périphérie de la mi...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom de la partie </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td><td> Commentaires </td></tr><tr><td> Scribe fibre </td><td> Newport </td><td> F-RFS </td><td> En option </td></tr><tr><td> Fibre optique </td><td> Newport </td><td> F-SMF-28 </td><td> N&#39;importe quel type de fibre optique peut être utilisé. </td></tr><tr><td> Décapant de revêtement de fibres </td><td> Newport </td><td> F-STR-175 </td><td> Pince à dénuder peut également être utilisé </td></tr><tr><td> L&#39;éthanol </td><td> Tout vendeur </td><td> Solvant niveau de pureté </td><td> Méthanol ou l&#39;isopropanol sont des substituts </td></tr></tbody></table> Tableau 1. Matériaux de fabrication de la microsphère. <table border="1"><tbody><tr><td> Nom du réactif </td><td> Entreprise </td><td> &lt;forte Numéro de catalogue&gt; </td><td> Commentaires </td></tr><tr><td> Les plaquettes de silicium avec de la silice croissance thermique 2 pm </td><td> Matériaux WRS </td><td> n / a </td><td> Nous utilisons intrinsèque 8, &lt;100&gt;, 4 &quot;de diamètre </td></tr><tr><td> HMDS (hexaméthyldisilazane) </td><td> Aldrich </td><td> 440191 </td><td></td></tr><tr><td> Outillage à </td><td> Shipley </td><td> S1813 </td><td></td></tr><tr><td> Promoteur </td><td> Shipley </td><td> MF-321 </td><td></td></tr><tr><td> Buffered HF - Amélioration de la </td><td> Transene </td><td> n / a </td><td> L&#39;amélioration de HF tamponnée donne une plus lisse, une meilleure qualité de gravure de plaine BOE ou HF </td></tr><tr><td> Acétone, le méthanol, l&#39;isopropanol </td><td> Tout vendeur </td><td> Pureté de 99,8% </td><td></td></tr></tbody></table> Tableau 2. MicrMatériaux de fabrication otoroid. <table border="1"><tbody><tr><td> Nom de l&#39;équipement </td><td> Fabricant </td><td> Numéro de catalogue </td><td> Commentaires </td></tr><tr><td> Fileur </td><td> SOLITEC </td><td> 5110-ND </td><td> Toute filage peut être utilisé. </td></tr><tr><td> Aligner </td><td> Suss Microtec </td><td> MJB 3 </td><td> Tout dispositif d&#39;alignement peut être utilisé. </td></tr><tr><td> XeF 2 graveur </td><td> Communication Avancée Devices, Inc </td><td> # ADCETCH2007 </td><td></td></tr></tbody></table> Tableau 3. Équipement de fabrication Microtoroid. <table border="1"><tbody><tr><td> Nom de la partie </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td><td> Commentaires </td></tr><tr><td> CO 2 </sub&gt; Laser </td><td> Synrad </td><td> Série 48 </td><td></td></tr><tr><td> 3-Axis étape </td><td> OptoSigma </td><td> 120-0770 </td><td> Disponible à partir d&#39;autres fournisseurs ainsi. </td></tr><tr><td> Si Réflecteur 1 &quot;de diamètre) </td><td> II-VI </td><td> 308325 </td><td> Disponible à partir d&#39;autres fournisseurs ainsi. </td></tr><tr><td> Cinématique cardan (pour Si réflecteur) </td><td> Thor Labs </td><td> KX1G </td><td> Disponible à partir d&#39;autres fournisseurs ainsi. </td></tr><tr><td> De combinaison de faisceau (1 &quot;diamètre) </td><td> Optique Meller </td><td> L19100008-B0 </td><td> Disponible à partir d&#39;autres fournisseurs ainsi. </td></tr><tr><td> 4 &quot;Longueur focale (1&quot; de diamètre) </td><td> Optique Meller ou II-VI </td><td></td><td> Disponible à partir d&#39;autres fournisseurs ainsi </td></tr><tr><td> Assortiment de messages, supports de lentilles </td><td> Thor Labs, Newport, Edmund Optics ou Optosigma </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 6000 Zoom vision industrielle du système </td><td> Navitar </td><td> n / a </td><td> Nécessite générique caméra USB et l&#39;ordinateur pour l&#39;imagerie temps réel. Ceci est acheté sous forme de kit. </td></tr><tr><td> Focuser pour le système 6000 Zoom </td><td> Edmund Optics </td><td> 54-792 </td><td> Disponible à partir d&#39;autres fournisseurs ainsi. </td></tr><tr><td> Positionneurs axe XZ pour 6000 Zoom </td><td> Parker Daedal </td><td> CR4457, CR4452, 4499 </td><td> CR4457 est l&#39;axe X, CR4452 est l&#39;axe Z, 4499 est le support de montage. </td></tr></tbody></table> Tableau 4. CO 2 par refusion laser Set-up.

fabrication of silica ultra high quality factor microresonators

Whispering gallery resonant cavities confine light in circular orbits at their periphery.1-2 The photon storage lifetime in the cavity, quantified by the quality factor (Q) of the cavity, can be in excess of 500ns for cavities with Q factors above 100 million. As a result of their low material losses, silica microcavities have demonstrated some of the longest photon lifetimes to date1-2. Since a portion of the circulating light extends outside the resonator, these devices can also be used to probe the surroundings. This interaction has enabled numerous experiments in biology, such as single molecule biodetection and antibody-antigen kinetics, as well as discoveries in other fields, such as development of ultra-low-threshold microlasers, characterization of thin films, and cavity quantum electrodynamics studies.3-7
The two primary silica resonant cavity geometries are the microsphere and the microtoroid. Both devices rely on a carbon dioxide laser reflow step to achieve their ultra-high-Q factors (Q&gt;100 million).1-2,8-9 However, there are several notable differences between the two structures. Silica microspheres are free-standing, supported by a single optical fiber, whereas silica microtoroids can be fabricated on a silicon wafer in large arrays using a combination of lithography and etching steps. These differences influence which device is optimal for a given experiment.
Here, we present detailed fabrication protocols for both types of resonant cavities. While the fabrication of microsphere resonant cavities is fairly straightforward, the fabrication of microtoroid resonant cavities requires additional specialized equipment and facilities (cleanroom). Therefore, this additional requirement may also influence which device is selected for a given experiment.
Introduction
An optical resonator efficiently confines light at specific wavelengths, known as the resonant wavelengths of the device. 1-2 The common figure of merit for these optical resonators is the quality factor or Q. This term describes the photon lifetime (&tau;o) within the resonator, which is directly related to the resonator's optical losses. Therefore, an optical resonator with a high Q factor has low optical losses, long photon lifetimes, and very low photon decay rates (1/&tau;o). As a result of the long photon lifetimes, it is possible to build-up extremely large circulating optical field intensities in these devices. This very unique property has allowed these devices to be used as laser sources and integrated biosensors.10
A unique sub-class of resonators is the whispering gallery mode optical microcavity. In these devices, the light is confined in circular orbits at the periphery. Therefore, the field is not completely confined within the device, but evanesces into the environment. Whispering gallery mode optical cavities have demonstrated some of the highest quality factors of any optical resonant cavity to date.9,11 Therefore, these devices are used throughout science and engineering, including in fundamental physics studies and in telecommunications as well as in biodetection experiments. 3-7,12
Optical microcavities can be fabricated from a wide range of materials and in a wide variety of geometries. A few examples include silica and silicon microtoroids, silicon, silicon nitride, and silica microdisks, micropillars, and silica and polymer microrings.13-17 The range in quality factor (Q) varies as dramatically as the geometry. Although both geometry and high Q are important considerations in any field, in many applications, there is far greater leverage in boosting device performance through Q enhancement. Among the numerous options detailed previously, the silica microsphere and the silica microtoroid resonator have achieved some of the highest Q factors to date.1,9 Additionally, as a result of the extremely low optical loss of silica from the visible through the near-IR, both microspheres and microtoroids are able to maintain their Q factors over a wide range of testing wavelengths.18 Finally, because silica is inherently biocompatible, it is routinely used in biodetection experiments.
In addition to high material absorption, there are several other potential loss mechanisms, including surface roughness, radiation loss, and contamination loss.2 Through an optimization of the device size, it is possible to eliminate radiation losses, which arise from poor optical field confinement within the device. Similarly, by storing a device in an appropriately clean environment, contamination of the surface can be minimized. Therefore, in addition to material loss, surface scattering is the primary loss mechanism of concern.2,8
In silica devices, surface scattering is minimized by using a laser reflow technique, which melts the silica through surface tension induced reflow. While spherical optical resonators have been studied for many years, it is only with recent advances in fabrication technologies that researchers been able to fabricate high quality silica optical toroidal microresonators (Q&gt;100 million) on a silicon substrate, thus paving the way for integration with microfluidics.1
The present series of protocols details how to fabricate both silica microsphere and microtoroid resonant cavities. While silica microsphere resonant cavities are well-established, microtoroid resonant cavities were only recently invented.1 As many of the fundamental methods used to fabricate the microsphere are also used in the more complex microtoroid fabrication procedure, by including both in a single protocol it will enable researchers to more easily trouble-shoot their experiments.

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Silica Ultra High Quality Factor Microresonators at JoVE.com

Fabrication of Silica Ultra High Quality Factor Microresonators

On décrit l&#39;utilisation d&#39;une technique de carbone du dioxyde de refusion au laser pour fabriquer des cavités résonnantes silice, y compris autoportante microsphères et sur puce microtoroids. La méthode de refusion d&#39;éliminer les imperfections de surface, ce qui permet de longues durées de vie des photons dans les deux appareils. Les dispositifs qui en résultent ont des facteurs de haute qualité ultra, permettant aux applications allant des télécommunications aux biodétection.

Fabrication de silice Ultra High microrésonateurs facteur de qualité

Whispering gallery resonant cavities confine light in circular orbits at their periphery.1-2 The photon storage lifetime in the cavity, quantified by the ...

fabrication-of-silica-ultra-high-quality-factor-microresonators

Research

JoVE Journal

Engineering

16.0K vues.  University of Southern California. On décrit l'utilisation d'une technique de carbone du dioxyde de refusion au laser pour fabriquer des cavités résonnantes silice, y compris autoportante microsphères et sur puce microtoroids. La méthode de refusion d'éliminer les imperfections de surface, ce qui permet de longues durées de vie des photons dans les deux appareils. Les dispositifs qui en résultent ont des facteurs de haute qualité ultra, permettant aux applications allant des télécomm...

Vidéo: Fabrication of Silica Ultra High Quality Factor Microresonators

Angle-resolved Photoemission Spectroscopy At Ultra-low Temperatures

The physical properties of a material are defined by its electronic structure. Electrons in solids are characterized by energy (&omega;) and momentum (k) and the probability to find them in a particular state with given &omega; and k is described by the spectral function A(k, &omega;). This function can be directly measured in an experiment based on the well-known photoelectric effect, for the explanation of which Albert Einstein received the Nobel Prize back in 1921. In the photoelectric effect the light shone on a surface ejects electrons from the material. According to Einstein, energy conservation allows one to determine the energy of an electron inside the sample, provided the energy of the light photon and kinetic energy of the outgoing photoelectron are known. Momentum conservation makes it also possible to estimate k relating it to the momentum of the photoelectron by measuring the angle at which the photoelectron left the surface. The modern version of this technique is called Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy (ARPES) and exploits both conservation laws in order to determine the electronic structure, i.e. energy and momentum of electrons inside the solid. In order to resolve the details crucial for understanding the topical problems of condensed matter physics, three quantities need to be minimized: uncertainty* in photon energy, uncertainty in kinetic energy of photoelectrons and temperature of the sample.
In our approach we combine three recent achievements in the field of synchrotron radiation, surface science and cryogenics. We use synchrotron radiation with tunable photon energy contributing an uncertainty of the order of 1 meV, an electron energy analyzer which detects the kinetic energies with a precision of the order of 1 meV and a He3 cryostat which allows us to keep the temperature of the sample below 1 K. We discuss the exemplary results obtained on single crystals of Sr2RuO4 and some other materials. The electronic structure of this material can be determined with an unprecedented clarity.

The overall goal of this method is to determine the low-energy electronic structure of solids at ultra-low temperatures using Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy with synchrotron radiation.

Résolution angulaire spectroscopie de photoémission à très basse température

The physical properties of a material are defined by its  electronic structure. Electrons in solids are characterized by energy (&omega;)  and momentum ...

Recherche

Ingénierie

Synthesis and Microdiffraction at Extreme Pressures and Temperatures

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary interiors, design materials with novel properties, understand the mechanical behavior of materials exposed to very high stresses as in explosions or impacts. Synthesis and structural analysis of materials at extreme conditions of pressure and temperature entails remarkable technical challenges. In the laser heated diamond anvil cell (LH-DAC), very high pressure is generated between the tips of two opposing diamond anvils forced against each other; focused infrared laser beams, shined through the diamonds, allow to reach very high temperatures on samples absorbing the laser radiation. When the LH-DAC is installed in a synchrotron beamline that provides extremely brilliant x-ray radiation, the structure of materials under extreme conditions can be probed in situ. LH-DAC samples, although very small, can show highly variable grain size, phase and chemical composition. In order to obtain the high resolution structural analysis and the most comprehensive characterization of a sample, we collect diffraction data in 2D grids and combine powder, single crystal and multigrain diffraction techniques. Representative results obtained in the synthesis of a new iron oxide, Fe4O5 1 will be shown.

The laser heated diamond anvil cell combined with synchrotron micro-diffraction techniques allows researchers to explore the nature and properties of new phases of matter at extreme pressure and temperature (PT) conditions. Heterogeneous samples can be characterized in situ under high pressure by 2D mapping and combined powder, single-crystal and multigrain diffraction approaches.

Synthèse et Microdiffraction à des pressions et des températures extrêmes

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary ...

Convergent Polishing: A Simple, Rapid, Full Aperture Polishing Process of High Quality Optical Flats &amp; Spheres

Convergent Polishing is a novel polishing system and method for finishing flat and spherical glass optics in which a workpiece, independent of its initial shape (i.e., surface figure), will converge to final surface figure with excellent surface quality under a fixed, unchanging set of polishing parameters in a single polishing iteration. In contrast, conventional full aperture polishing methods require multiple, often long, iterative cycles involving polishing, metrology and process changes to achieve the desired surface figure. The Convergent Polishing process is based on the concept of workpiece-lap height mismatch resulting in pressure differential that decreases with removal and results in the workpiece converging to the shape of the lap. The successful implementation of the Convergent Polishing process is a result of the combination of a number of technologies to remove all sources of non-uniform spatial material removal (except for workpiece-lap mismatch) for surface figure convergence and to reduce the number of rogue particles in the system for low scratch densities and low roughness. The Convergent Polishing process has been demonstrated for the fabrication of both flats and spheres of various shapes, sizes, and aspect ratios on various glass materials. The practical impact is that high quality optical components can be fabricated more rapidly, more repeatedly, with less metrology, and with less labor, resulting in lower unit costs. In this study, the Convergent Polishing protocol is specifically described for fabricating 26.5 cm square fused silica flats from a fine ground surface to a polished ~&#955;/2 surface figure after polishing 4 hr per surface on a 81 cm diameter polisher.

A novel optical polishing process, called &#8220;Convergent Polishing&#8221;, which enables faster, lower cost polishing, is described. Unlike conventional polishing processes, Convergent Polishing allows a glass workpiece to be polished in a single iteration and with high surface quality to its final surface figure without requiring changes to polishing parameters.

Convergent Polissage: un simple, processus rapide, pleine ouverture de polissage de haute qualité optiques Flats &amp; Sphères

Convergent Polishing is a novel polishing system and method for finishing flat and spherical glass optics in which a workpiece, independent of its initial ...

Fabrication of High Contrast Gratings for the Spectrum Splitting Dispersive Element in a Concentrated Photovoltaic System

High contrast gratings are designed and fabricated and its application is proposed in a parallel spectrum splitting dispersive element that can improve the solar conversion efficiency of a concentrated photovoltaic system. The proposed system will also lower the solar cell cost in the concentrated photovoltaic system by replacing the expensive tandem solar cells with the cost-effective single junction solar cells. The structures and the parameters of high contrast gratings for the dispersive elements were numerically optimized. The large-area fabrication of high contrast gratings was experimentally demonstrated using nanoimprint lithography and dry etching. The quality of grating material and the performance of the fabricated device were both experimentally characterized. By analyzing the measurement results, the possible side effects from the fabrication processes are discussed and several methods that have the potential to improve the fabrication processes are proposed, which can help to increase the optical efficiency of the fabricated devices.

The fabrication of high contrast gratings as the parallel spectrum splitting dispersive element in a concentrated photovoltaic system is demonstrated. Fabrication processes including nanoimprint lithography, TiO2 sputtering and reactive ion etching are described. Reflectance measurement results are used to characterize the optical performance.

Fabrication de réseaux de contraste élevé pour le fractionnement du spectre dispersif élément d&#39;un système photovoltaïque à concentration

High contrast gratings are designed and fabricated and its application is proposed in a parallel spectrum splitting dispersive element that can improve ...

The Evolution of Silica Nanoparticle-polyester Coatings on Surfaces Exposed to Sunlight

Corrosion of metallic surfaces is prevalent in the environment and is of great concern in many areas, including the military, transport, aviation, building and food industries, amongst others. Polyester and coatings containing both polyester and silica nanoparticles (SiO2NPs) have been widely used to protect steel substrata from corrosion. In this study, we utilized X-ray photoelectron spectroscopy, attenuated total reflection infrared micro-spectroscopy, water contact angle measurements, optical profiling and atomic force microscopy to provide an insight into how exposure to sunlight can cause changes in the micro- and nanoscale integrity of the coatings. No significant change in surface micro-topography was detected using optical profilometry, however, statistically significant nanoscale changes to the surface were detected using atomic force microscopy. Analysis of the X-ray photoelectron spectroscopy and attenuated total reflection infrared micro-spectroscopy data revealed that degradation of the ester groups had occurred through exposure to ultraviolet light to form COO&#903;, -H2C&#903;, -O&#903;, -CO&#903; radicals. During the degradation process, CO and CO2 were also produced.

Two types of surfaces, polyester-coated steel and polyester coated with a layer of silica nanoparticles, were studied. Both surfaces were exposed to sunlight, which was found to cause substantial changes in the chemistry and nanoscale topography of the surface.

L&#39;évolution de la silice Nanoparticules polyester revêtements sur les surfaces exposées au soleil

Corrosion of metallic surfaces is prevalent in the environment and is of great concern in many areas, including the military, transport, aviation, ...

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) scaffolds with tunable specific surface areas up to 80 m2&#183;g-1. An aqueous solution of a zirconium salt, yttrium salt, and glucose is mixed with propylene oxide (PO) to form a gel. The gel is dried under ambient conditions to form a xerogel. The xerogel is pressed into pellets and then sintered in an argon atmosphere. During sintering, a YSZ ceramic phase forms and the organic components decompose, leaving behind amorphous carbon. The carbon formed in situ serves as a hard template, preserving a high surface area YSZ nanomorphology at sintering temperature. The carbon is subsequently removed by oxidation in air at low temperature, resulting in a porous, nanostructured YSZ scaffold. The concentration of the carbon template and the final scaffold surface area can be systematically tuned by varying the glucose concentration in the gel synthesis. The carbon template concentration was quantified using thermogravimetric analysis (TGA), the surface area and pore size distribution was determined by physical adsorption measurements, and the morphology was characterized using scanning electron microscopy (SEM). Phase purity and crystallite size was determined using X-ray diffraction (XRD). This fabrication approach provides a novel, flexible platform for realizing unprecedented scaffold surface areas and nanomorphologies for ceramic-based electrochemical energy conversion applications, e.g. solid oxide fuel cell (SOFC) electrodes.

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

A protocol for fabricating porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ) scaffolds at temperatures between 1,000 &#176;C and 1,400 &#176;C is presented.

Fabrication à haute température de nanostructurés yttriée-Zircon (YSZ) par scellants<em&gt; In Situ</em&gt; Carbon Templating xérogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...

Scalable Solution-processed Fabrication Strategy for High-performance, Flexible, Transparent Electrodes with Embedded Metal Mesh

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a polymer film. This paper also presents a low-cost, vacuum-free fabrication method for this novel TE; the approach combines lithography, electroplating, and imprint transfer (LEIT) processing. The embedded nature of the EMTEs offers many advantages, such as high surface smoothness, which is essential for organic electronic device production; superior mechanical stability during bending; favorable resistance to chemicals and moisture; and strong adhesion with plastic film. LEIT fabrication features an electroplating process for vacuum-free metal deposition and is favorable for industrial mass production. Furthermore, LEIT allows for the fabrication of metal mesh with a high aspect ratio (i.e., thickness to linewidth), significantly enhancing its electrical conductance without adversely losing optical transmittance. We demonstrate several prototypes of flexible EMTEs, with sheet resistances lower than 1 &#937;/sq and transmittances greater than 90%, resulting in very high figures of merit (FoM) &#8211; up to 1.5 x 104 &#8211; which are amongst the best values in the published literature.

This protocol describes a solution-based fabrication strategy for high-performance, flexible, transparent electrodes with fully-embedded, thick metal mesh. Flexible transparent electrodes fabricated by this process demonstrate among the highest reported performances, including ultra-low sheet resistance, high optical transmittance, mechanical stability under bending, strong substrate adhesion, surface smoothness, and environmental stability.

Stratégie de fabrication élaborée par solution évolutive pour électrodes à haute performance, flexibles et transparentes avec un maillage métallique intégré

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a ...

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.

Fabrication de Films couleur ultra-mince avec hautement absorbant Media Depot en Angle Oblique

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

Flow-assisted Dielectrophoresis: A Low Cost Method for the Fabrication of High Performance Solution-processable Nanowire Devices

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of nanowires. DEP is used for nanowire analysis, characterization, and for solution-based fabrication of semiconducting devices. The method works by applying an alternating electric field between metallic electrodes. The nanowire formulation is then dropped onto the electrodes which are on an inclined surface to create a flow of the formulation using gravity. The nanowires then align along the gradient of the electric field and in the direction of the liquid flow. The frequency of the field can be adjusted to select nanowires with superior conductivity and lower trap density. 
In this work, flow-assisted DEP is used to create nanowire field effect transistors. Flow-assisted DEP has several advantages: it allows selection of nanowire electrical properties; control of nanowire length; placement of nanowires in specific areas; control of orientation of nanowires; and control of nanowire density in the device. 
The technique can be expanded to many other applications such as gas sensors and microwave switches. The technique is efficient, quick, reproducible, and it uses a minimal amount of dilute solution making it ideal for the testing of novel nanomaterials. Wafer scale assembly of nanowire devices can also be achieved using this technique, allowing large numbers of samples for testing and large-area electronic applications.

In this paper, flow assisted dielectrophoresis is demonstrated for the self-assembly of nanowire devices. The fabrication of a silicon nanowire field effect transistor is shown as an example.

Flux-aidé diélectrophorèse : Une méthode Low Cost pour la Fabrication des dispositifs de nanofils traitable-Solution Haute Performance

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of ...

Determination of Aggregate Surface Morphology at the Interfacial Transition Zone (ITZ)

Here, we present a comprehensive method to illustrate the uneven distribution of the interfacial transition zone (ITZ) around the aggregate and the effect of aggregate surface morphology on the formation of ITZ. First, a model concrete sample is prepared with a spherical ceramic particle in roughly the central part of the cement matrix, acting as a coarse aggregate used in common concrete/mortar. After curing until the designed age, the sample is scanned by X-ray computed tomography to determine the relative location of the ceramic particle inside the cement matrix. Three locations of the ITZ are chosen: above the aggregate, on the side of the aggregate, and below the aggregate. After a series of treatments, the samples are scanned with a SEM-BSE detector. The resultant images were further processed using a digital image processing method (DIP) to obtain quantitative characteristics of the ITZ. The surface morphology is characterized at the pixel level based on the digital image. Thereafter, K-means clustering method is used to illustrate the effect of surface roughness on ITZ formation.

Determination of Aggregate Surface Morphology at the Interfacial Transition Zone ITZ

Hereby, we proposed a protocol to illustrate the effect of aggregate surface morphology on the ITZ microstructure. The SEM-BSE image were quantitatively analyzed to obtain ITZ's porosity gradient via digital image processing and a K-means clustering algorithm was further employed to establish a relationship between porosity gradient and surface roughness.

Détermination de la morphologie globale de surface à la zone de transition interfaciale (ZIT)

Here, we present a comprehensive method to illustrate the uneven distribution of the interfacial transition zone (ITZ) around the aggregate and the effect ...