Les auteurs remercient le Dr Matteo Galli, le Dr Simone L. Portalupi et le professeur Lucio C. Andreani de l&#39;Université de Pavie pour des discussions utiles liées à la technique de RS et de l&#39;exécution des mesures.

Avertissement: Le protocole suivant donne un flux de processus général couvrant les techniques de fabrication et de caractérisation des guides d&#39;ondes à cristaux photoniques et des cavités. Le flux de processus est optimisé pour le matériel spécifique disponible dans notre laboratoire, et les paramètres peuvent être différents si les autres réactifs ou de l&#39;équipement est utilisé. 1. Préparation des échantillons <ol><li> Fendeuse de l&#39;échantillon - prendre le silicium sur isolant (SOI) plaquette et utiliser un scribe de diamant pour rayer une ligne d&#39;environ 1-2 mm de long à partir du bord de la surface de silicium, veiller à ce que la rayure s&#39;étend sur le bord de la plaquette. Aligner le zéro à un bord droit (par exemple celle d&#39;une lame de microscope) et appliquer une pression positive à deux côtés de la rayure: la plaquette clive le long du plan du cristal à l&#39;emplacement de zéro. Répétez cette procédure pour définir la puce entière. </li><li> Nettoyage de l&#39;échantillon - Lieu de l&#39;échantillon dans l&#39;acétone ATTENTION aide d&#39;une pincette unee nettoyer dans un bain à ultrasons pendant 1-2 min. Retirer l&#39;échantillon de l&#39;acétone, rincez toute l&#39;acétone restante de l&#39;échantillon en utilisant ATTENTION isopropanol (30 sec) (à la fois de l&#39;acétone et l&#39;isopropanol sont inflammables: utiliser une bonne ventilation et éviter toute source d&#39;inflammation). Sécher l&#39;échantillon à l&#39;aide d&#39;un pistolet d&#39;azote propre et sec. </li><li> Spin résister - placer l&#39;échantillon sur le spin-coater. Pipette électronique sensible résister ATTENTION ZEP520A (ZEP520A est inflammable, nocif par inhalation et par contact avec la peau et les yeux doit être évité) sur l&#39;échantillon - utilisé suffisamment de résister à recouvrir complètement l&#39;échantillon sans résister circulant sur le bord. Faire tourner l&#39;échantillon de manière à donner une env. 350 nm d&#39;épaisseur de film et cuire au four sur une plaque chauffante à 180 ° C pendant 10 min. Nous avons trouvé cette épaisseur à l&#39;épaisseur optimale qui concilie résolution et résistance à la gravure (voir plus loin). </li></ol> 2. Définition de modèle <ol><li> Design - utilisant un logiciel approprié, simuler le mode de cristal photonique requis. Un engourdissementer des logiciels utiles sont disponibles, y compris, mais sans s&#39;y limiter: MIT bandes photoniques (DPP), double alternance (Rsoft), Propagation MIT équation électromagnétique (MEEP). </li><li> Génération de modèle - créer les fichiers d&#39;exposition (format gds en général) et les erreurs de proximité réalisé avec un logiciel approprié 30. </li><li> L&#39;exposition Pattern - charger l&#39;échantillon dans la chambre du système de lithographie par faisceau d&#39;électrons (LEO 1530 / Raith Elphy) et tirage au vide. Une fois vide a été réalisé, allumez l&#39;alimentation et l&#39;ISE fixé à 30 kV. Laisser le système dans cet état pendant 1 heure pour permettre à l&#39;échantillon, le stade et la chambre pour atteindre une température d&#39;équilibre. Mise en place de l&#39;exposition, comme indiqué dans le manuel utilisateur de votre système d&#39;électrons lithographie spécifique faisceau. Exposer l&#39;échantillon en utilisant une taille de pas de base appropriée (par exemple, 2 nm) (ce qui est la taille de pixel minimale que le système peut exposer), un temps d&#39;établissement d&#39;au moins 1 ms (ce qui est le temps d&#39;attente du système entre le déplacement du faisceau d&#39;exposition etla partie particulière de la structure), et une dose de 55 μAcm zone -2. </li><li> Développement de l&#39;échantillon - en utilisant Xylène ATTENTION (Xylène est à la fois le travail inflammable et très toxique dans un endroit bien ventilé à l&#39;écart des sources d&#39;ignition et éviter tout contact avec la peau et les yeux) à une température de 23 ° C développer l&#39;échantillon pendant 45 sec. Rincer dans de l&#39;isopropanol. </li></ol> 3. Patten transfert <ol><li> RIE Chambre Nettoyage - Régler les débits d&#39;argon et d&#39;hydrogène à 200 sccm. Diminuer la bande passante de la pompe, par l&#39;intermédiaire d&#39;une vanne papillon, pour obtenir la pression de chambre de 1 × 10 -1 mbar. Réglez la puissance RF de 100 W, allumer le plasma et fonctionner pendant au moins 10 minutes - une polarisation continue d&#39;environ 700 V doivent être respectées. Après l&#39;arrêt de l&#39;Ar / H 2 plasma, permettre à la chambre de la pompe pendant environ 1 min. Régler le débit de l&#39;oxygène dans la chambre à 200 sccm et à nouveau étrangler la pression de la chambre vers le bas à 1 × 10 -1 mbar. Ignite un second plasmade l&#39;oxygène avec une puissance de 100 W et une durée de 5 min. Après ces procédures, la chambre va être exempt de contaminants, tels que les résidus de polymère, de toute gravure précédente sèche. Nous effectuons cette procédure avant chaque changement de formule d&#39;attaque pour assurer une répétabilité maximale. Cette procédure est optimisé pour le système qui est constitué d&#39;une plaque parallèle, cathode chargée, RIE, avec une chambre principale de 12 pouces de diamètre par 14 cm de hauteur, dont un orifice 12 cm avec vanne d&#39;étranglement et les deux turbo-moléculaire pompe fixée. </li><li> Gravure de cristal photonique - charger l&#39;échantillon dans la chambre principale et RIE pomper le système jusqu&#39;à une pression de fond &lt;3 × 10 -6 mbar pour assurer la chambre est exempte de vapeur d&#39;eau. Commencer la gravure par pré-conditionnement, la chambre avec les gaz de gravure (à savoir CHF 3 et SF 6): régler le débit de gaz à la fois 100 sccm (c.-à régler un rapport de gaz de 1:1) et en utilisant le gaz de la chambre de ramener pression de 5 × 10 <sjusqu&#39;à&gt; -2 mbar; permettre aux gaz de s&#39;écouler pendant au moins 10 min. Après le pré-conditionnement, régler la puissance RF à environ 20 W et allumer un plasma; gravure de l&#39;échantillon pendant environ 2 min (la vitesse de gravure du silicium pour ces paramètres de gravure est d&#39;environ 150 nm / min), tout en veillant à ce que la pression dans la chambre de 5 × 10 -2 mbar est maintenue. Une polarisation continue entre 200-220 V doit être réalisée tout au long de la période de gravure. </li><li> Exemple de nettoyage pour enlever les électrons de laque sensible - après gravure sèche, nettoyer l&#39;échantillon par un rinçage à l&#39;ATTENTION Remover 1165 (1165 est inflammable et peut causer une irritation des yeux, du nez et des voies respiratoires des voies) avec agitation ultrasonique pendant 1-2 min, suivi par de l&#39;acétone et l&#39;isopropanol comme il est indiqué ci-dessus (étape 1.2). </li><li> Isolation Membrane - spin-coat de l&#39;échantillon avec photo sensible aux UV résister ATTENTION Microposit S1818 G2 (S1818 G2 est à la fois inflammables et provoque une irritation des yeux, du nez et des voies respiratoires des voies) (voir l&#39;étape 1.3). L&#39;utilisation d&#39;un CRÉDITSe photomasque, définir des fenêtres à l&#39;intérieur de la réserve au-dessus des modèles de cristaux photoniques en utilisant le dispositif d&#39;alignement de masque UV. Exposer l&#39;échantillon pendant environ 30-45 secondes. Développer la résistance à Microposit ATTENTION développeur MF-319 (MF-319 est un liquide alcalin et peut causer une irritation des yeux, du nez et des voies respiratoires des voies) pendant 30-45 secondes, rincer ensuite dans de l&#39;eau déminéralisée. Préparer un récipient en plastique avec un mélange d&#39;acide fluorhydrique ATTENTION 01:05 (1,1499 g / ml 48-51% HF) (HF est extrêmement corrosif et facilement détruit les tissus, lors de la manipulation d&#39;utiliser un équipement complet de protection individuelle prévus pour HF) pour dé-ionisée de l&#39;eau. Notez que pour des raisons de sécurité seulement gobelets en plastique et pinces doivent être utilisées avec de l&#39;acide fluorhydrique. Immerger l&#39;échantillon dans le mélange d&#39;acide fluorhydrique pendant 15 min. Après le décapage, rincer soigneusement l&#39;échantillon dans de l&#39;eau déminéralisée. Retirez le restant de résine photosensible avec de l&#39;acétone et l&#39;isopropanol (voir l&#39;étape 1.2) - à partir de ce stade et suivantes agitation ultrasonique peut pas être utilisé. Pour s&#39;assurer que l&#39;échantillonest aussi propre que possible, suivre l&#39;acétone et l&#39;isopropanol lavage avec une solution de rinçage dans une solution Piranha ATTENTION (solution Piranha est très énergique, est potentiellement explosive et attaque les matériaux organiques, lors de la manipulation d&#39;utiliser un équipement complet de protection individuelle) (3:1 ATTENTION acide sulfurique (acide sulfurique l&#39;acide est corrosif et très toxique, lors de la manipulation des équipements de protection et éviter d&#39;inhaler les vapeurs ou les brouillards) ATTENTION à l&#39;eau oxygénée (peroxyde d&#39;hydrogène est très dangereux en cas de contact avec la peau et les yeux, lors de la manipulation des équipements de protection)) pendant 5 min , puis rincer l&#39;échantillon dans de l&#39;eau désionisée, de l&#39;acétone et l&#39;isopropanol. Notez que pour des raisons de sécurité béchers en verre et des pinces métalliques seulement doit être utilisé avec la solution Piranha. Comme solution Piranha peut exploser au contact avec de l&#39;acétone ou de l&#39;isopropanol, il doit être manipulé loin de ces réactifs. </li><li> Fendeuse Facet - si la préparation d&#39;un cristal photonique lente lumière guide d&#39;ondes, l&#39;échantillon nécessite clivage facette. Cliver la sample en suivant la même procédure que celle décrite dans l&#39;étape 1.1, sauf qu&#39;une aussi petite que possible de zéro doit être utilisé. Une puce SOI avec le substrat ~ um d&#39;épaisseur 700 peut être clivée de manière fiable à 4-5 mm de long échantillons. </li></ol> 4. Caractérisation photonique Cristal guide d&#39;ondes lentes lumière <ol><li> Préparation préliminaire de la configuration - branchez la sortie d&#39;une large bande ATTENTION émission spontanée amplifiée (ASE) source de lumière (rayonnement infrarouge invisible: éviter d&#39;inutiles puissances élevées, couvrir trajectoire du faisceau si possible) pour un séparateur fibre 3 dB et l&#39;utilisation de chacune des sorties de coupler la lumière dans les deux bras d&#39;un espace libre de Mach-Zehnder interferometeter (MZI), comme représenté sur la figure 9. Utiliser des lentilles asphériques pour collimater la lumière émise par les fibres. Dans l&#39;un des bras de l&#39;interféromètre, d&#39;utiliser deux autres lentilles asphériques pour coupler le faisceau de lumière et de sortie de la puce de l&#39;échantillon. Placez un faisceau de polarisation (PBS) dans le bras échantillon à TE-polarisent le light saisie de l&#39;échantillon. Utilisez lentilles asphériques pour coupler les faisceaux de sortie collimatés des deux bras en arrière dans une seconde 3 dB séparateur de fibres, où ils se recombinent. Connecter l&#39;une des sorties à un détecteur à infrarouge et en utilisant la lecture du détecteur de maximiser le couplage de la lumière dans l&#39;échantillon; raccorder l&#39;autre sortie à un analyseur de spectre optique (OSA). Les deux branches de l&#39;MZI doivent avoir à peu près la même longueur optique lorsqu&#39;il est en présence de l&#39;échantillon: faire en sorte que les fibres dans les deux branches de l&#39;MZI ont la même longueur nominale et comprennent un étage à retard variable dans le bras de référence pour permettre pour le réglage fin de la longueur. Dans le bras de l&#39;échantillon, monter les lentilles asphériques sur les scènes de précision xyz pour obtenir le meilleur couplage dans l&#39;échantillon. </li><li> Ajuster la longueur du bras de référence - coupler le faisceau de lumière à un guide d&#39;ondes nervuré (c&#39;est à dire sans cristal photonique) blanc (de même type que l&#39;accès guides d&#39;ondes de lumière qui avance à l&#39;intérieur des cristaux photoniques) wiamincir la même puce dans le bras échantillon. Effectuez un balayage continu sur le SAOS et d&#39;observer les spectres de longueur d&#39;onde mesurée. Si les deux bras de la MZI ont à peu près la même longueur optique, les franges présentent des spectres dus aux interférences constructives et destructives; ces franges n&#39;apparaîtra pas si les bras du MZI sont très différentes longueurs optiques (&gt; ~ cm). L&#39;espacement des franges est inversement proportionnelle à la différence de longueur de chemin optique entre les deux bras. Déplacez l&#39;étage de retard pour faire le bras de référence plus courte et d&#39;observer les franges de l&#39;OSA: si elles deviennent plus denses (moins dense), le bras de référence est plus courte (plus) que dans le bras échantillon. Réglez l&#39;étage de retard afin de s&#39;assurer que le bras de référence est plus court que le bras de l&#39;échantillon et les résultats dans un écartement des franges d&#39;environ 5 à 10 franges dans une gamme de longueur d&#39;onde de 10 nm (voir figure 10a). Enfin, effectuer cette optimisation sur le périphérique qui fournit le retard maximum, puis maintenir le délai fixé dans toute la mesurede l&#39;ensemble de l&#39;échantillon. </li><li> Exécuter l&#39;étalonnage - tout aligné sur le guide d&#39;ondes vide, exécuter trois balayages sur l&#39;OSA: une analyse du spectre d&#39;interférence et une analyse de chacun des deux bras séparément (obtenu en bloquant l&#39;autre bras). Utilisez une résolution de 0,05-0,1 nm. Enregistrer chaque spectre mesuré. </li><li> Lente acquisition lumière des données - de fonctionner et d&#39;enregistrer trois spectres comme à l&#39;étape 4.3 pour chaque guide d&#39;onde à cristaux photoniques sur la puce. </li><li> Fourier analyse des données - le spectre d&#39;interférence (interférogramme) I (ω) s&#39;exprime mathématiquement par: I (ω) = S (ω) + R (ω) + sqrt [S (ω) R (ω)] {exp [iΦ (ω) - iωτ] +} cc, où S (ω) et R (ω) sont les densités spectrales mesurées séparément à partir de l&#39;échantillon de référence et les bras, respectivement. Le retard τ est définie par la position de l&#39;étage de retard dans le bras de référence. L&#39;information sur la dispersion du guide d&#39;ondes à cristal photonique est contenu dans la phaseterme, que nous devons extraire les données mesurées. Soustraire le fond non interférant S (ω) + R (ω) à partir de l&#39;interférogramme d&#39;isoler uniquement le terme d&#39;interférence. Calculer la transformée de Fourier de la durée interférer: le terme sqrt (SR) exp [i (Φ-ωτ)] et de son conjugué complexe correspondent à des pics centrés à t = τ et t =-τ, respectivement. Filtrer numériquement l&#39;un des deux termes et transformer de nouveau dans le domaine fréquentiel. Différencier la phase Φ (ω) - ωτ des données résultantes par rapport aux ω pour obtenir Δτ g, la différence de retard de groupe entre les deux bras. Le groupe d&#39;index n g = c / v g, avec g v la vitesse de groupe, est donnée par: n = g (Δτ g PhC - Δτ cal g) c / L + n cal, où Δτ cal g est obtenue à partir des données d&#39;étalonnage prises enom le guide d&#39;ondes vide, L est la longueur de guide d&#39;ondes à cristal photonique et n = 2,7 cal est l&#39;indice effectif du guide d&#39;ondes nervuré référence. La contribution à la temporisation des divers éléments optiques de l&#39;installation est prise en compte dans la course de calibrage, et est donc soustrait à cette étape. </li></ol><ol start="6"><li> Courbe de transmission - calculer la courbe de transmission en normalisant le spectre de l&#39;échantillon d&#39;un guide d&#39;ondes à cristal photonique à celle de l&#39;ébauche de guide d&#39;ondes. </li></ol> 5. Caractérisation cavité à cristal photonique <ol><li> Installation - la préparation de l&#39;installation (figure 14) pour RS comprend: la commutation de l&#39;élément échangeable vers le diviseur de faisceau polarisant; insérer un polariseur dans la branche d&#39;entrée et un analyseur dans le bras de sortie; retourner un miroir dans le bras de sonde afin de permettre l&#39;utilisation d&#39;une source proche de l&#39;infrarouge; permettre l&#39;illumination de l&#39;échantillon. Monter l&#39;échantillon verticalement avec une orientation de 45 ° à l&#39;axedu polariseur (Figure 18) sur un différentiel entraîné xyz micro-bloquer et régler le bloc micro-afin que l&#39;échantillon est mis au point et une cavité peut être vu avec la caméra, comme dans la Figure 15 (à gauche). En utilisant une émission spontanée amplifiée (ASE) de source, d&#39;aligner le faisceau avec le centre de la figure 15 cavité (droite). Retournez loin le miroir éclairage et permettre au bras de sortie pour entrer dans le spectromètre (monochromateur avec détecteur à barrette ci-joint). Lancer un scan large avec une résolution faible à modéré afin d&#39;identifier les pics cavité. Obtenir la longueur d&#39;onde approximative de la résonance dans le balayage ASE (figure 16a) avec une précision de 1 nm. Il est également possible d&#39;acquérir le scan large avec une source laser accordable ATTENTION (TLS) (figure 16b) (rayonnement infrarouge invisible: éviter d&#39;inutiles puissances élevées, couvrir trajectoire du faisceau si possible). Il faut veiller à ce que la résolution est réglée sur la valeur la plus élevée pouréchantillonner les lignes d&#39;une largeur de chaque pic. </li><li> Effectuer des balayages haute définition sur les pics identifiés - relier les TLS à la branche d&#39;entrée et atténuer le faisceau à un niveau mW. Préparez-vous pour le balayage à haute résolution en permettant au bras de sortie à percevoir par le photodétecteur et la mise en place d&#39;un balayage balayage continu avec une résolution de 1 h pour une plage de 2 nm centré à la longueur d&#39;onde de résonance trouvée précédemment. L&#39;importance de cette étape est d&#39;améliorer le rapport signal-sur-bruit (SNR) dans le but d&#39;obtenir une lorentzienne ligne en forme de résonance: changer la position xyz du bloc de micro-et relancez le scan jusqu&#39;à ce que le SNR est maximisé et la ligne en forme est proche de celle d&#39;une lorentzienne, comme indiqué dans l&#39;article résultat représentatif. </li></ol>

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Express. 18 (25), 26613-26624 (2010).</li><li>Notomi, M., Shinya, A., Mitsugi, S., Kira, G., Kuramochi, E., Tanabe, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+bistable+switching+action+of+Si+high-Q+photonic-crystal+nanocavities.">Optical bistable switching action of Si high-Q photonic-crystal nanocavities.</a> Opt. Express. 13 (7), 2678-2687 (2005).</li><li>Shambat, G., Rivoire, K., Lu, J., Hatami, F., Vu&#269;kovi&#269;, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunable-wavelength+second+harmonic+generation+from+GaP+photonic+crystal+cavities+coupled+to+fiber+tapers.">Tunable-wavelength second harmonic generation from GaP photonic crystal cavities coupled to fiber tapers.</a> Opt. Express. 18 (12), 12176-12184 (2010).</li><li>Fan, S., Villeneuve, P. R., Joannopoulos, J. D., Haus, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Channel+drop+filters+in+photonic+crystals.">Channel drop filters in photonic crystals.</a> Opt. Express. 3 (1), 4-11 (1998).</li><li>Tanabe, T., Nishiguchi, K., Kuramochi, E., Notomi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low+power+and+fast+electro-optic+silicon+modulator+with+lateral+p-i-n+embedded+photonic+crystal+nanocavity.">Low power and fast electro-optic silicon modulator with lateral p-i-n embedded photonic crystal nanocavity.</a> Opt. Express. 17 (25), 22505-22513 (2009).</li><li>Nozaki, K., Tanabe, 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=Sub-femtojoule+all-optical+switching+using+a+photonic-crystal+nanocavity.">Sub-femtojoule all-optical switching using a photonic-crystal nanocavity.</a> Nature Photon. 4, 477-483 (2010).</li><li>Notomi, M., Yamada, K., Shinya, A., Takahashi, J., Takahashi, C., Yokohama, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extremely+large+group-velocity+dispersion+of+line-defect+waveguides+in+photonic+crystal+slabs.">Extremely large group-velocity dispersion of line-defect waveguides in photonic crystal slabs.</a> Phys. Rev. Lett. 87 (25), 253902 (2001).</li><li>Labilloy, D., Benisty, H., Weisbuch, C., Smith, C. J. M., Krauss, T. F., Houdr&#233;, R., Oesterle, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Finely+resolved+transmission+spectra+and+band+structure+of+two-dimensional+photonic+crystals+using+emission+from+InAs+quantum+dots.">Finely resolved transmission spectra and band structure of two-dimensional photonic crystals using emission from InAs quantum dots.</a> Phys. Rev. B. 59 (3), 1649-1652 (1999).</li><li>Inan&#231; Tarhan, I., Zinkin, M. P., Watson, G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interferometric+technique+for+the+measurement+of+photonic+band+structure+in+colloidal+crystals.">Interferometric technique for the measurement of photonic band structure in colloidal crystals.</a> Opt. Lett. 20 (14), 1571-1573 (1995).</li><li>Galli, M., Marabelli, F., Guizzetti, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+measurement+of+refractive-index+dispersion+of+transparent+media+by+white-light+interferometry.">Direct measurement of refractive-index dispersion of transparent media by white-light interferometry.</a> Appl. Opt. 42 (19), 3910-3914 (1364).</li><li>Galli, M., Bajoni, D., Marabelli, F., Andreani, L. C., Pavesi, L., Pucker, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photonic+bands+and+group-velocity+dispersion+in+Si/SiO2+photonic+crystals+from+white-light+interferometry.">Photonic bands and group-velocity dispersion in Si/SiO2 photonic crystals from white-light interferometry.</a> Phys. Rev. B. 69 (11), 115107 (2004).</li><li>Vlasov, Y. A., O'Boyle, M., Hamann, H. F., McNab, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Active+control+of+slow+light+on+a+chip+with+photonic+crystal+waveguides.">Active control of slow light on a chip with photonic crystal waveguides.</a> Nature. 438, 65-69 (2005).</li><li>Gomez-Iglesias, A., O'Brien, D., O'Faolain, L., Miller, A., Krauss, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+measurement+of+the+group+index+of+photonic+crystal+waveguide+via+Fourier+transform+spectral+interferometry.">Direct measurement of the group index of photonic crystal waveguide via Fourier transform spectral interferometry.</a> Appl. Phys. Lett. 90 (26), 261107 (2007).</li><li>Akahane, Y., Asano, T., Song, B. -. S., Noda, S. <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+photonic+nanocavity+in+a+two-dimensional+photonic+crystal.">High-Q photonic nanocavity in a two-dimensional photonic crystal.</a> Nature. 425, 944-947 (2003).</li><li>McCutcheon, M. W., Rieger, G. W., 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=Resonant+scattering+and+second-harmonic+spectroscopy+of+planar+photonic+crystal+microcavities.">Resonant scattering and second-harmonic spectroscopy of planar photonic crystal microcavities.</a> Appl. Phys. Lett. 87 (22), 221110 (2005).</li><li>Galli, M., Portalupi, S. L., Belotti, M., Andreani, L. C., O'Faolain, L., Krauss, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+scattering+and+Fano+resonances+in+high-Q+photonic+crystal+nanocavities.">Light scattering and Fano resonances in high-Q photonic crystal nanocavities.</a> Appl. Phys. Lett. 94 (7), 71101 (2009).</li><li>W&#195;est, R., Strasser, P., Jungo, M., Robin, F., Erni, D., J&#252;ckel, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+efficient+proximity-effect+correction+method+for+electron-beam+patterning+of+photonic-crystal+devices.">An efficient proximity-effect correction method for electron-beam patterning of photonic-crystal devices.</a> Microelectron Eng. 67-68, 182-188 (2003).</li><li>Tanaka, Y., Asano, T., Akahane, Y., Song, B. -. S., Noda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theoretical+investigation+of+a+two-dimensional+photonic+crystal+slab+with+truncated+cone+air+holes.">Theoretical investigation of a two-dimensional photonic crystal slab with truncated cone air holes.</a> Appl. Phys. Lett. 82 (11), 1661 (2003).</li><li>Asano, T., Song, B. -. S., Noda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+the+experimental+Q+factors+(~+1+million)+of+photonic+crystal+nanocavities.">Analysis of the experimental Q factors (~ 1 million) of photonic crystal nanocavities.</a> Opt. Express. 14 (5), 1996-2002 (2006).</li><li>O'Faolain, L., Schulz, S. 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=Loss+engineered+slow+light+waveguides.">Loss engineered slow light waveguides.</a> Opt. Express. 18 (26), 27627-27638 (2010).</li><li>Joannopoulos, J. D., Johnson, S. G., Winn, J. N., Meade, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Photonic crystals, molding the flow of light. , (2008).</li><li>Li, J., White, T. P., O'Faolain, L., Gomez-Iglesias, A., Krauss, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+design+of+flat+band+slow+light+in+photonic+crystal+waveguides.">Systematic design of flat band slow light in photonic crystal waveguides.</a> Opt. Express. 16 (9), 6227-6232 (2008).</li><li>Takeda, M., Ina, H., Kobayashi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fourier-transform+method+of+fringe-pattern+analysis+for+computer-based+topography+and+interferometry.">Fourier-transform method of fringe-pattern analysis for computer-based topography and interferometry.</a> J. Opt. Soc. Am. 72 (1), 156-160 (1982).</li></ol>

Aucun conflit d&#39;intérêt déclaré.

Exemple de fabrication Notre choix de résister à faisceau d&#39;électrons (c.-à-ZEP 520A) est due à sa résolution élevée et simultanément résistance à la gravure. Nous croyons que 520A ZEP peut être affectée par la lumière ultraviolette émise par des feux de laboratoire généraux, à ce titre, nous vous recommandons de placer spin-enduites échantillons dans des récipients opaques aux UV tout en les déplaçant d&#39;un laboratoire à un autre. <p class="jove_conte...

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name </td>
			<td>Company </td>
			<td>Catalogue number </td>
			<td>Comments (optional) </td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A/0520/17</td>
			<td>CAUTION: flammable, use good ventilation and avoid all ignition sources.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>P/7500/15</td>
			<td>CAUTION: flammable, use good ventilation and avoid all ignition sources.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electron Beam resist</td>
			<td>Marubeni Europe plc.</td>
			<td>ZEP520A</td>
			<td>CAUTION: flammable, harmful by inhalation, avoid contact with skin and eyes.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylene</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>X/0100/17</td>
			<td>CAUTION: flammable and highly toxic, use good ventilation, avoid all ignition sources, avoid contact with skin and eyes.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microposit S1818 G2</td>
			<td>Chestech Ltd.</td>
			<td>10277866</td>
			<td>CAUTION: flammable and causes irritation to eyes, nose and respiratory tract.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microposit Developer MF-319</td>
			<td>Chestech Ltd.</td>
			<td>10058721</td>
			<td>CAUTION: alkaline liquid and can cause irritation to eyes, nose and respiratory tract.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrofluoric Acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>22333-5000</td>
			<td>CAUTION: extremely corrosive, readily destroys tissue; handle with full personal protective equipment rated for HF.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microposit 1165 Remover</td>
			<td>Chestech Ltd.</td>
			<td>10058734</td>
			<td>CAUTION: flammable and causes irritation to eyes, nose and respiratory tract.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulphuric Acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S/9120/PB17</td>
			<td>CAUTION: corrosive and very toxic; handle with personal protective equipment and avoid inhalation of vapours or mists.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen Peroxide</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BPE2633-500</td>
			<td>CAUTION: very hazardous in case of skin and eye contact; handle with personal protective equipment.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon-on-Insulator wafer</td>
			<td>Soitec</td>
			<td>G8P-110-01</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diamond Scribe</td>
			<td>J &amp; M Diamond Tool Inc.</td>
			<td>HS-415</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope slides</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB58622</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Beakers</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB33109</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tweezers</td>
			<td>SPI Supplies</td>
			<td>PT006-AB</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic Bath</td>
			<td>Camlab</td>
			<td>1161436</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin-Coater</td>
			<td>Electronic Micro Systems Ltd.</td>
			<td>EMS 4000</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB55343</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E-beam Lithography System</td>
			<td>Raith Gmbh</td>
			<td>Raith 150</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reactive Ion Etching System</td>
			<td>Proprietary In-house Designed</td>
			<td>--</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV Mask Aligner</td>
			<td>Karl Suss</td>
			<td>MJB-3</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ASE source</td>
			<td>Amonics</td>
			<td>ALS-CL-15-B-FA</td>
			<td>CAUTION: invisible IR radiation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single mode fibers</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>P1-SMF28E-FC-2</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3 dB fiber splitters</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>C-WD-AL-50-H-2210-35-FC/FC</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aspheric lenses</td>
			<td>New Focus</td>
			<td>5720-C</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>XYZ stages</td>
			<td>Melles Griot</td>
			<td>17AMB003/MD</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polarizing beamsplitter cube</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PBS104</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IR detector</td>
			<td>New Focus</td>
			<td>2033</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100&times; Objective</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>BD Plan 100x</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>TDS1001B</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical Spectrum Analyzer</td>
			<td>Advantest</td>
			<td>Q8384</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IR sensor card</td>
			<td>Newport</td>
			<td>F-IRC2</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TLS source</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>81940A</td>
			<td>CAUTION: invisible IR radiation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IR Camera</td>
			<td>Electrophysics</td>
			<td>7290A</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IR Detector</td>
			<td>New Focus</td>
			<td>2153</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Multimeter</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>34401A</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Illumination</td>
			<td>Stocker Yale</td>
			<td>Lite Mite</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Monochromator</td>
			<td>Spectral Products</td>
			<td>DK480</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Array Detector</td>
			<td>Andor</td>
			<td>DU490A-1.7</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GIF Fiber</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>31L02</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication and characterization of photonic crystal slow light waveguides and cavities

Lumière lente a été l&#39;un des sujets chauds de la communauté de la photonique dans la dernière décennie, suscitent beaucoup d&#39;intérêt tant d&#39;un point de vue fondamental et pour son potentiel considérable pour des applications pratiques. Lents lumière guides d&#39;ondes à cristaux photoniques, en particulier, ont joué un rôle majeur et ont été utilisés avec succès pour retarder les signaux optiques 1-4 et la mise en valeur de ces deux dispositifs linéaires et non linéaires 5-7 8-11. Cavités à cristaux photoniques obtenir des effets similaires à ceux de guides d&#39;ondes lumineuses lents, mais sur une réduction de la bande passante. Ces cavités offrent ratio élevé Q-factor/volume, pour la réalisation de 12 et optiquement pompé électriquement 13 lasers seuils très faibles et l&#39;amélioration des effets non linéaires. 14-16 De plus, les filtres passifs 17 et 18-19 modulateurs ont été démontrés, présentant ultra-étroite largeur de raie, grande spectrale libre rvaleurs ange et l&#39;enregistrement de faible consommation d&#39;énergie. Pour atteindre ces résultats passionnants, un protocole de fabrication robuste reproductible doit être développée. Dans cet article, nous jeter un regard en profondeur sur notre protocole de fabrication qui emploie lithographie électronique pour la définition des modèles de cristaux photoniques et utilise des techniques de gravure sèche et humide. Nos résultats optimisés recette de fabrication de cristaux photoniques qui ne souffrent pas d&#39;asymétrie verticale et présentent une très bonne rugosité des bords mur. Nous discutons les résultats de la variation des paramètres de gravure et les effets néfastes qu&#39;ils peuvent avoir sur un dispositif, conduisant à une route de diagnostic qui peuvent être prises pour identifier et éliminer les problèmes similaires. La clé de l&#39;évaluation de guides de lumière lente est la caractérisation passive de transmission et les spectres d&#39;index du groupe. Diverses méthodes ont été signalés, en particulier la résolution des franges de Fabry-Perot du spectre de transmission d&#39;un 20-21techniques d interférométriques. 22-25 Nous décrivons ici un lien direct, technique de mesure à large bande combinant interférométrie spectrale à transformée de Fourier analyse. 26 Notre méthode se distingue par sa simplicité et sa puissance, que nous pouvons caractériser un cristal photonique nue avec des guides d&#39;ondes d&#39;accès, sans besoin de pour des composantes d&#39;interférence sur la puce, et l&#39;installation ne se compose que d&#39;un interféromètre de Mach-Zehnder, sans avoir besoin de pièces mobiles et les balayages de retard. Lors de la caractérisation des cavités à cristaux photoniques, des techniques impliquant des sources internes 21 ou guides d&#39;ondes externes directement couplé à la cavité 27 impact sur ​​la performance de la cavité elle-même, ce qui fausse la mesure. Ici, on décrit une technique nouvelle et non intrusif qui rend l&#39;utilisation d&#39;un faisceau sonde à polarisation croisée et que l&#39;on appelle diffusion résonante (RS), où la sonde est couplée hors du plan dans la cavité à travers un objectif. La technique a été la première démonstrationted par McCutcheon et coll. 28 et développé par Galli et al 29.

Fabricated samples
Figure 1 shows a scanning electron microscope (SEM) image of an exposed and developed pattern in electron beam resist - it is evident from the "clean" edge between the resist and the silicon substrate that complete exposure/development has been accomplished. Exposure of dose test patterns, consisting of simple repeated shapes (in our case 50 &times; 50 &mu;m squares), each with a differing base dose, are used to determine the correct dose factor and developmen...

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Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Utilisation des guides d&#39;ondes à cristal photonique de lumière lente et des cavités a été largement adopté par la communauté de la photonique dans de nombreuses applications différentes. Par conséquent fabrication et la caractérisation de ces dispositifs sont d&#39;un grand intérêt. Le présent document décrit notre technique de fabrication et deux méthodes de caractérisation optiques, à savoir: diffusion interférométrique (guides) et de résonance (cavités).

Fabrication et caractérisation de guides d&#39;ondes à cristal photonique lumière lente et les cavités

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

fabrication-characterization-photonic-crystal-slow-light-waveguides

Research

JoVE Journal

Engineering

18.8K vues.  University of St Andrews. Utilisation des guides d'ondes à cristal photonique de lumière lente et des cavités a été largement adopté par la communauté de la photonique dans de nombreuses applications différentes. Par conséquent fabrication et la caractérisation de ces dispositifs sont d'un grand intérêt. Le présent document décrit notre technique de fabrication et deux méthodes de caractérisation optiques, à savoir: diffusion interférométrique (guides) et de résonance (...

Vidéo: Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Simulation, Fabrication and Characterization of THz Metamaterial Absorbers

Metamaterials (MM), artificial materials engineered to have properties that may not be found in nature, have been widely explored since the first theoretical1 and experimental demonstration2 of their unique properties. MMs can provide a highly controllable electromagnetic response, and to date have been demonstrated in every technologically relevant spectral range including the optical3, near IR4, mid IR5 , THz6 , mm-wave7 , microwave8 and radio9 bands. Applications include perfect lenses10, sensors11, telecommunications12, invisibility cloaks13 and filters14,15. We have recently developed single band16, dual band17 and broadband18 THz metamaterial absorber devices capable of greater than 80% absorption at the resonance peak. The concept of a MM absorber is especially important at THz frequencies where it is difficult to find strong frequency selective THz absorbers19. In our MM absorber the THz radiation is absorbed in a thickness of ~ &lambda;/20, overcoming the thickness limitation of traditional quarter wavelength absorbers. MM absorbers naturally lend themselves to THz detection applications, such as thermal sensors, and if integrated with suitable THz sources (e.g. QCLs), could lead to compact, highly sensitive, low cost, real time THz imaging systems.

This protocol outlines the simulation, fabrication and characterization of THz metamaterial absorbers. Such absorbers, when coupled with an appropriate sensor, have applications in THz imaging and spectroscopy.

Simulation, fabrication et caractérisation de THz Absorbeurs métamatériaux

Metamaterials (MM),  artificial materials engineered to have properties that may not be found in  nature, have been widely explored since the first ...

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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.

Conception, fabrication et expérimentale Caractérisation des plasmoniques émetteurs térahertz Photoconductive

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

Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed polymer optical fiber is composed of 80,000 strands of poly (methyl methacrylate) (PMMA) and polystyrene (PS) that are randomly mixed and drawn into a square cross section optical fiber with a side width of 250 &mu;m. Initially, each strand is 200 &mu;m in diameter and 8-inches long. During the mixing process of the original fiber strands, the fibers cross over each other; however, a large draw ratio guarantees that the refractive index profile is invariant along the length of the fiber for several tens of centimeters. The large refractive index difference of 0.1 between the disordered sites results in a small localized beam radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers. The input light is launched from a standard single mode optical fiber using the butt-coupling method and the near-field output beam from the disordered fiber is imaged using a 40X objective and a CCD camera. The output beam diameter agrees well with the expected results from the numerical simulations. The disordered optical fiber presented in this work is the first device-level implementation of 2D Anderson localization, and can potentially be used for image transport and short-haul optical communication systems.

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. This microstructured fiber can transport a small localized beam with a radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers.

Fabrication et caractérisation des polymères désordonnés fibres optiques pour Transverse localisation d&#39;Anderson de la lumière

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed ...

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned and bonded silicon wafers. Unlike confinements in porous materials often used for these types of experiments3, bonded wafers provide predesigned uniform spaces for confinement. The geometry of each cell is well known, which removes a large source of ambiguity in the interpretation of data.
Exceptionally flat, 5 cm diameter, 375 &#181;m thick Si wafers with about 1 &#181;m variation over the entire wafer can be obtained commercially (from Semiconductor Processing Company, for example). Thermal oxide is grown on the wafers to define the confinement dimension in the z-direction. A pattern is then etched in the oxide using lithographic techniques so as to create a desired enclosure upon bonding. A hole is drilled in one of the wafers (the top) to allow for the introduction of the liquid to be measured. The wafers are cleaned2 in RCA solutions and then put in a microclean chamber where they are rinsed with deionized water4. The wafers are bonded at RT and then annealed at ~1,100 &#176;C. This forms a strong and permanent bond. This process can be used to make uniform enclosures for measuring thermal and hydrodynamic properties of confined liquids from the nanometer to the micrometer scale.

A method for permanently bonding two silicon wafers so as to realize a uniform enclosure is described. This includes wafer preparation, cleaning, RT bonding, and annealing processes. The resulting bonded wafers (cells) have uniformity of enclosure ~1%1,2. The resulting geometry allows for measurements of confined liquids and gasses.

Fabrication de cavités uniformes à l’échelle nanométrique via la liaison directe de plaquettes de silicium

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned ...

Using Microwave and Macroscopic Samples of Dielectric Solids to Study the Photonic Properties of Disordered Photonic Bandgap Materials

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). In this article we will describe the methods for constructing and characterizing macroscopic disordered photonic structures using microwaves. The microwave regime offers the most convenient experimental sample size to build and test PBG media. Easily manipulated dielectric lattice components extend flexibility in building various 2D structures on top of pre-printed plastic templates. Once built, the structures could be quickly modified with point and line defects to make freeform waveguides and filters. Testing is done using a widely available Vector Network Analyzer and pairs of microwave horn antennas. Due to the scale invariance property of electromagnetic fields, the results we obtained in the microwave region can be directly applied to infrared and optical regions. Our approach is simple but delivers exciting new insight into the nature of light and disordered matter interaction.

Our representative results include the first experimental demonstration of the existence of a complete and isotropic PBG in a two-dimensional (2D) hyperuniform disordered dielectric structure. Additionally we demonstrate experimentally the ability of this novel photonic structure to guide electromagnetic waves (EM) through freeform waveguides of arbitrary shape.

Disordered structures offer new mechanisms for forming photonic bandgaps and unprecedented freedom in functional-defect designs. To circumvent the computational challenges of disordered systems, we construct modular macroscopic samples of the new class of PBG materials and use microwaves to characterize their scale-invariant photonic properties, in an easy and inexpensive manner.

Utilisation de micro-ondes et d&#39;échantillons macroscopiques des diélectriques solides pour étudier les propriétés photoniques désordonnés de bande interdite photonique Matériaux

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical Saturable Transitions (POST). In this technique the chemical properties of organic photochromic molecules that undergo single-photon reactions are exploited, enabling rapid top-down nanopatterning over large areas at low light intensities, thereby, allowing for the circumvention of the far-field diffraction barrier.4 Simple, cost-effective, high throughput and resolution alternatives to nanopatterning are being explored, such as, two-photon polymerization5,6, beam pen lithography (BPL)7, scanning electron beam lithography (SEBL), and focused ion beam (FIB) patterning. However, multi-photon approaches require high light intensities, which limit their potential for high throughput and offer low image contrast. Although, electron and ion beam lithographic processes offer increased resolution, the serial nature of the process is limited to slow writing speeds, which also prevents patterning of features over large areas. Beam-pen lithography is an approach towards parallel near-field optical lithography. However, the gap between the source of the beam and the surface of the photoresist needs to be controlled extremely precisely for good pattern uniformity and this is very challenging to accomplish for large arrays of beams. Patterning via Optical Saturable Transitions (POST) is an alternative optical nanopatterning technique for patterning sub-wavelength features1-3. Since this technique uses single photons instead of electrons, it is extremely fast and does not require high light intensities1-3, opening the door to massive parallelization.

We report that the diffraction limit of conventional optical lithography can be overcome by exploiting the transitions of organic photochromic derivatives induced by their photoisomerization at low light intensities.1-3 This paper outlines our fabrication technique and two locking mechanisms, namely: dissolution of one photoisomer and electrochemical oxidation.

Patterning par Transitions Optical saturable - Fabrication et caractérisation

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

Fabrication d&#39;impression de gros hétérojonction cellules solaires et<em&gt; In Situ</em&gt; Morphologie Caractérisation

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Free-form Light Actuators &#8212; Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted researchers&#39; attention in many fields. Most of the studies focused on macroscopic LCE structures (films, fibers) and their miniaturization is still in its infancy. Recently developed lithography techniques, e.g., mask exposure and replica molding, only allow for creating 2D structures on LCE thin films. Direct laser writing (DLW) opens access to truly 3D fabrication in the microscopic scale. However, controlling the actuation topology and dynamics at the same length scale remains a challenge.
In this paper we report on a method to control the liquid crystal (LC) molecular alignment in the LCE microstructures of arbitrary three-dimensional shape. This was made possible by a combination of direct laser writing for both the LCE structures as well as for micrograting patterns inducing local LC alignment. Several types of grating patterns were used to introduce different LC alignments, which can be subsequently patterned into the LCE structures. This protocol allows one to obtain LCE microstructures with engineered alignments able to perform multiple opto-mechanical actuation, thus being capable of multiple functionalities. Applications can be foreseen in the fields of tunable photonics, micro-robotics, lab-on-chip technology and others.

Free-form Light Actuators &amp;#8212; Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Here, we fabricate 3D polymeric micro/nano structures in which both the shape and the molecular alignment can be engineered with nanometer scale accuracy by the use of direct laser writing. Light induced deformation of several types of liquid crystalline elastomer microstructures can be controlled in the microscopic scale.

Free-forme légère Actionneurs - Fabrication et contrôle des Actuation dans l&#39;échelle microscopique

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted ...

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.

Fabrication et caractérisation de supraconductrices Resonators

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

Fabrication of White Light-emitting Electrochemical Cells with Stable Emission from Exciplexes

The authors present an approach for fabricating stable white light emission from polymer light-emitting electrochemical cells (PLECs) having an active layer which consists of blue-fluorescent poly(9,9-di-n-dodecylfluorenyl-2,7-diyl) (PFD) and &#960;-conjugated triphenylamine molecules. This white light emission originates from exciplexes formed between PFD and amines in electronically excited states. A device containing PFD, 4,4&#39;,4&#39;&#39;-tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine (2-TNATA), Poly(ethylene oxide) and K2CF3SO3 showed white light emission with Commission internationale de l&#39;&#233;clairage (CIE) coordinates of (0.33, 0.43) and a Color Rendering Index (CRI) of Ra = 73 at an applied voltage of 3.5 V. Constant voltage measurements showed that the CIE coordinates of (0.27, 0.37), Ra of 67, and the emission color observed immediately after application of a voltage of 5 V were nearly unchanged and stable after 300 sec.

The authors present a method for fabricating stable white-light-emitting electrochemical cells utilizing emission from exciplexes formed between a blue-emitting fluorene polymer and aromatic amines.

Fabrication de lumière blanche émettant des cellules électrochimiques avec des émissions de Stable exciplexes

The authors present an approach for fabricating stable white light emission from polymer light-emitting electrochemical cells (PLECs) having an active ...