תרמומטריה פוטונית יכולה לעזור להעביר את תחום מטרולוגיית הטמפרטורה מטכנולוגיה מבוססת התנגדות מדור קודם למדידות מבוססות תדרים. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שאנחנו יכולים למנף את ההתקדמות במתרולוגיה תדר לבצע מדידות מדויקות יותר תוך המצאת מכשירים להתגבר על המגבלות הפיזיות של הטכנולוגיה הנוכחית כגון גודל ורגישות זעזוע מכני ושינויים סביבתיים. המשמעות של טכניקה זו משתרעת על פני שינוי האופן שבו אנו מנתחים בארצות הברית ובעולם.
מדחום פוטוני יציב במיוחד יפחית את הצורך בכיול תכוף. פיתוח עתידי של תקני טמפרטורה אופטומכניים יכול לשים את תקן הכיול בידי המשתמש ולבטל את הצורך במתקני כיול מיוחדים. בדרך כלל, אנשים חדשים בשיטה זו ייאבקו כי זה צומת של שני תחומים שונים לשניהם יש שפה משלהם, דרישות טכנולוגיה ופרוטוקולים מיוחדים למקסום התוצאה.
כל משתמש חדש חייב ללמוד להסתגל ולהסתגל לדרישות מתחרות לפעמים. כדי להתחיל, נקה רקיק SOI כמתואר בפרוטוקול הטקסט הנלווה. מעיל את הוופל עם 20 עד 50 מיליליטר MA-N 2405 פוטורסיסט טון שלילי.
לסובב אותו ב 4, 000 סל"ד במשך 60 שניות ולאחר מכן להעביר את הוופל לצלחת חמה ואופים אותו ב 90 מעלות צלזיוס במשך 15 דקות. לאחר האפייה, חשוף את הפוטורסיסט לתבנית המוצגת כאן באמצעות הגדרת ליטוגרפיה סטנדרטית של קרן E. לאחר מכן מקם את הוופל לתוך פתרון מפתח MIF 319 והתפשט במשך 60 שניות.
מעבירים את הוופל המפותח למים ושטיפתו למשך 60 שניות נוספות. לאחר מכן, בצע תחריט ICP RIE של שכבת סיליקון בעובי 220 ננומטר כדי להסיר את הסיליקון הלא מוגן. ממיסים את מסכת ההתנגדות באצטון טהור במשך שעה אחת, ואחריו שטיפה isopropanol.
לאחר מכן לשטוף את הוופל במשך 60 שניות במים deionized ולייבש את הוופל באמצעות חנקן. עכשיו שים את הוופל בחזרה לציפוי הספין. הפקדת אחד ננומטר עבה פולימר מגן סרט השכבה העליונה על הוופל.
לבסוף, קוביות רקיק עם dicing רקיק מסור לתוך 20 מילימטר על ידי 20 מילימטר קטן וקל להתמודד עם שבבים. מקם את השבב הפוטוני על שלב ששת הצירים וכוון את השבב כך שהקלט והיציתים על השבב מיושרים עם מערך החריצים V. לאחר מכן הפעל יניקת ואקום דרך יציאת שאיבת ואקום משולבת על הבמה כדי להחזיק את השבב במקום.
השתמש במצלמה הדיגיטלית העליונה כדי לאתר ול למקם את המכשירים הפוטוניים המעניינים במרכז שלב ששת הצירים. כעת מקם את זרוע מחזיק החריץ V קרוב לשבב ולהשתמש יניקת ואקום באמצעות יציאת שאיבה משולבת להחזיק את המערך במקום. באמצעות המצלמות הדיגיטליות של התצוגה הצדדית כמשוב חזותי, מקם את מערך הסיבים מעל מסבבי המילוי ההדרגתיים על השבב והגדל את הבמה כדי להביא את השבב הפוטוני למרחק של 10 מיקרומטרים מהקצה התחתון של מערך הסיבים.
הקצה של מערך הסיבים של חריץ V צריך להיות מיושר בערך בתוך דיוק של 50 עד 100 מיקרון ביחס לסימני יישור על השבב. הליך זה מביא את הסיב האופטי בתוך קרבה יחסית של מייצבים הדרגתיים המתאימים. לאחר השבב כבר מיושר בגסות, להפעיל את החיפוש האוטומטי לשלב שישה צירים.
אלגוריתם זה מחפש את השידור המרבי של אור פס רחב דרך יציאות הקלט והפלט של השבב. זה אמור לקחת לא יותר מ-20 עד 30 שניות. לאחר שהושג היישור האופטימלי, בדוק את הכדאיות של ההתקן לפני שתמשיך בהתחברות.
באמצעות תוכנית כמו LabVIEW, לשלוט במודול המשולב על הבמה כדי מחזור תרמית הטמפרטורה של השבב תוך רישום התגובה הספקטרלית. לנתח את הספקטרום נרשם מן הספקטרומטר לייזר כדי לאמת את רגישות הטמפרטורה של המכשיר. הנך באיטיות את המערך כלפי מטה אל פני השטח של השבב תוך כדי צפייה במצלמה הדיגיטלית של התצוגה הצדדית.
לאחר מכן, מקם בזהירות את המזרק מלא האפוקסי בסביבה קרובה לקצה מערך הסיבים באמצעות שלב דיוק נוסף של מיקרון XYZ. פעם בעמדה, לוותר על טיפת מיקרו אחת של אפוקסי. בעוד אפוקסי מתקשה, מעת לעת להפעיל את שגרת היישור האוטומטית כדי למנוע אובדן סחף-induced של אות.
לאחר התרופות אפוקסי, לבדוק את ביצועי שבב פוטוני ויעילות צימוד אור על ידי הקלטת ספקטרום השידור בטמפרטורות שונות. יעילות צימוד קלה בדרך כלל עולה לאחר תהליך ההתחברות. השתמש בערך מיליגרם אחד של שומן תרמי כדי להצמד באופן תרמי את השבב הפוטוני מלוכד סיבים לצילינדר נחושת קטן.
ואז בעדינות להוריד את צילינדר נחושת שבב במורד צינור זכוכית. פעם בעמדה, בחזרה למלא את צינור הזכוכית עם גז ארגון ולאטום אותו באמצעות פקק גומי. לאחר מכן מניחים את המדחום הפוטוני הארוז לטמפרטורת מטרולוגיה יבשה היטב עד בתוך מיקרו קלווין אחד.
באמצעות תוכנת המחשב שנבנתה בהתאמה אישית, הגדר את זמן ההתיישבות למשך 20 עד 30 דקות, את מספר המחזורים התרמיים לשלושה לפחות, ואת גודל צעד הטמפרטורה בין אחד לחמישה צלזיוס. כמו כן, הגדר את מספר הסריקות הרצופות לחמישה לפחות ואת כוח הלייזר בטווח הננו-ואט למיקרו-ואט. כפי שמוצג כאן, ספקטרום שידור תהודה הטבעת מראה טבילה צרה בשידור המתאים למצב תהודה בכל טמפרטורה.
שולי תהודה עובר אורכי גל ארוכים יותר כמו הטמפרטורה עולה מ 20 צלזיוס ל 105 צלזיוס במרווחים של חמש מעלות צלזיוס. הניתוח הראשוני שלנו של ניסוי האופניים התרמיים מצביע על כך שהשינויים הנגרמים על ידי לחות באפוקסי הם ככל הנראה הנהג הגדול ביותר של היסטרזי במדחומים פוטוניים ארוזים, ומכשירים לא ארוזים אינם מראים היסטרזה משמעותית. בנוסף, ניתן ליצור את ההיסטרזה במכשיר הארוז באמצעות אפוקסי הידרופובי כיוסס לצינור הזכוכית לפני איטום אטם הדוק יותר סביב צומת הזכוכית של פקק הגומי.
בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור למזער כל זיהום כימי של הדגימות כגון לחות בצינור ארוז שכן זה יהיה לפגוע קשות את דיוק המדידה. בעקבות הליך זה, ניתן לבצע שיטות אחרות כגון נעילת לייזר או ספקטרוסקופיית מסרק בתדר כפול על מנת לענות על שאלות נוספות לגבי היציבות ארוכת הטווח של התקנים אלה, טעינת דחף ואפיון תכונות פיזיקליות תרמיות. לאחר התפתחותה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום המטרולוגיה לחקור מדרולוגיה מדויקת עבור כמויות פיזיות וכימיות אחרות כגון לחץ, ואקום וניתוח גז קורט במערכות משובצות.
אל תשכח כי עבודה עם כימיקלים קשים בחדר נקי ומקורות אור בהיר כגון לייזרים במעבדה יכול להיות מסוכן מאוד אמצעי זהירות כגון השימוש בציוד מגן אישי כגון משקפי לייזר תמיד צריך להילקח בעת ביצוע הליך זה.
