Gli autori ringraziano il dottor Matteo Galli, il dottor Simone L. Portalupi e Prof. Lucio C. Andreani presso l&#39;Università di Pavia per le discussioni utili relative alla tecnica RS e l&#39;esecuzione delle misure.

Disclaimer: Il protocollo che segue fornisce un flusso generale processo nei tecniche di fabbricazione e la caratterizzazione di guide d&#39;onda a cristallo fotonico e cavità. Il flusso di processo è ottimizzato per le apparecchiature specifiche disponibili nel nostro laboratorio, e dei parametri può essere diverso se altri reagenti o attrezzature viene utilizzato. 1. Preparazione del campione <ol><li> Spaccatrici campione - prendere il silicio su isolante (SOI) wafer e utilizzare uno scriba diamante graffiare una linea di circa 1-2 mm dal bordo della superficie di silicio, assicurando che il graffio si estende oltre il bordo del wafer. Allineare il graffio di un bordo diritto (ad esempio quello di un vetrino da microscopio) e applicare una pressione positiva di entrambi i lati del graffio: il wafer si atterranno lungo il piano di cristallo nella posizione zero. Ripetere questa procedura per definire l&#39;intero chip. </li><li> Esempio di pulizia - Trasferire il campione in acetone ATTENZIONE con una pinzetta unnd pulire in un bagno ad ultrasuoni per 1-2 min. Togliere il campione dal acetone, sciacquare qualsiasi acetone residuo dal campione utilizzando ATTENZIONE isopropanolo (30 sec) (sia acetone e isopropanolo sono infiammabili: usare una buona ventilazione ed evitare tutte le fonti di accensione). Asciugare l&#39;esempio utilizzando una pistola pulita azoto secco. </li><li> Spin resistere - posizionare il campione attraverso la spin-verniciatore. Pipettare sensibile elettrone resistere ATTENZIONE ZEP520A (ZEP520A è infiammabile, nocivo per inalazione e contatto con la pelle e gli occhi deve essere evitato) sul campione - uso abbastanza resistere per coprire completamente il campione senza il resist che scorre oltre il bordo. Centrifugare il campione in modo da dare un ca. 350 nm di spessore pellicola e cuocere su una piastra riscaldante a 180 ° C per 10 min. Abbiamo trovato questo spessore sia lo spessore ottimale che bilancia risoluzione e resistenza etch (vedi dopo). </li></ol> 2. Modello Definizione <ol><li> Design - utilizzando il software appropriato, simulare il modello richiesto cristallo fotonico. A insensibileer di pacchetti software utili sono disponibili, inclusi ma non limitati a: MIT Bande fotoniche (MPB), Fullwave (Rsoft), MIT Propagazione equazione elettromagnetica (MEEP). </li><li> Generazione di un modello - la creazione dei file di esposizione (formato GDS in generale) e l&#39;errore di prossimità corretto utilizzando il programma adatto 30. </li><li> Modelli d&#39;esposizione - caricare il campione nella camera del sistema di litografia a fascio di elettroni (LEO 1530 / Raith Elphy) di gas e liquidi. Una volta vuoto è stato raggiunto, accendere l&#39;alimentazione EHT e impostare a 30 kV. Lasciare il sistema in questo stato per 1 ora per permettere al campione, fase e camera a raggiungere una temperatura di equilibrio. Set-up l&#39;esposizione come indicato nel manuale utente del proprio specifico sistema di litografia a fascio elettronico. Esporre il campione utilizzando una dimensione appropriata passo base (ad esempio 2 nm) (essendo questa la dimensione del pixel minimo che il sistema può esporre), un tempo di assestamento di almeno 1 ms (questo è il tempo di attesa del sistema tra muovere la trave ed esponendola particolare porzione del pattern), e una dose superficie di 55 μAcm -2. </li><li> Sviluppo del campione - con Xilene ATTENZIONE (xilene è sia il lavoro infiammabile e altamente tossico in un luogo ben ventilato, lontano da fonti di calore ed evitare il contatto con la pelle e gli occhi) ad una temperatura di 23 ° C lo sviluppo del campione per 45 sec. Sciacquare in isopropanolo. </li></ol> 3. Patten Transfer <ol><li> RIE Pulizia Camera - Impostare le portate di argon e idrogeno a 200 sccm. Throttle giù la pompa, tramite una valvola a farfalla, per raggiungere la pressione della camera di 1 × 10 -1 mBar. Impostare la potenza RF di 100 W, accendere il plasma e correre per almeno 10 minuti - una polarizzazione CC di circa 700 V deve essere osservata. Dopo aver spento l&#39;Ar / H 2 plasma, permettono la camera di pompare per circa 1 min. Impostare la portata di ossigeno nella camera a 200 sccm e di nuovo gas la pressione della camera a 1 × 10 -1 mBar. Innescare un plasma secondodi ossigeno con una potenza di 100 W e correre per 5 min. Dopo queste procedure, la camera sarà privo di contaminanti, come residui di polimero, da qualsiasi precedente etch secca. Abbiamo eseguire questa procedura prima di ogni cambiamento di ricetta etch per garantire la massima ripetibilità. Questa procedura è ottimizzata per il nostro sistema che consiste di una piastra parallela, catodo caricato, RIE, con una camera principale 12 pollici di diametro di 14 pollici di altezza, tra cui una porta 12 pollici sia con valvola di regolazione e pompa turbomolecolare allegata. </li><li> Acquaforte cristallo fotonico - caricare il campione nella camera di RIE principale e pompare il sistema fino ad una pressione di sfondo &lt;3 × 10 -6 mbar per garantire la camera sia libera di vapore acqueo. Iniziare la etch dal pre-condizionamento la camera con i gas di etching (ossia CHF 3 e SF 6): impostare la portata di gas sia a 100 sccm (cioè impostare un rapporto di gas 1:1) e l&#39;utilizzo della farfalla portare la camera di pressione di 5 × 10 <sup&gt; -2 mBar; permettere ai gas di fluire per almeno 10 min. Dopo il pre-condizionamento, impostare la potenza RF di circa 20 W e accendere un plasma, etch il campione per circa 2 minuti (la velocità di incisione del silicio per questi parametri etch è di circa 150 nm / min), garantendo al contempo che una pressione della camera di 5 × 10 -2 mbar viene mantenuto. Un bias DC tra 200-220 V deve essere conseguito per tutto il periodo incisione. </li><li> Esempio di pulizia per eliminare gli elettroni sensibile resistere - dopo incisione a secco, pulire il campione da risciacquo in ATTENZIONE Remover 1165 (1165 è infiammabile e può causare irritazione agli occhi, naso e delle vie respiratorie) con agitazione ad ultrasuoni per 1-2 minuti, seguito da acetone e isopropanolo come descritto sopra (passo 1.2). </li><li> Isolamento membrana - spin-coat il campione con raggi UV foto sensibile resistere ATTENZIONE Microposit S1818 G2 (S1818 G2 è sia infiammabile e provoca irritazione agli occhi, naso e delle vie respiratorie) (vedi punto 1.3). Utilizzando un STANZIAMENe fotomaschera, definire finestre entro il resist sopra i modelli cristallo fotonico utilizzando l&#39;allineatore maschera UV. Esporre il campione per circa 30-45 secondi. Sviluppare il resistere in ATTENZIONE Microposit Developer MF-319 (MF-319 è un liquido alcalino e può causare irritazione agli occhi, naso e delle vie respiratorie) per 30-45 secondi, poi risciacquo in acqua deionizzata. Preparare un bicchiere di plastica con una miscela di acido fluoridrico ATTENZIONE 01:05 (1,1499 g / ml 48-51% HF) (HF è altamente corrosivo e distrugge facilmente il tessuto, durante la manipolazione utilizzare dispositivi di protezione individuale completo nominale per HF) a deionizzata acqua. Notare che per motivi di sicurezza solo bicchieri di plastica e pinzette deve essere usato con acido fluoridrico. Immergere il campione nella miscela di acido fluoridrico per 15 min. Dopo l&#39;attacco, lavare il campione accuratamente con acqua deionizzata. Rimuovere il restante fotoresist usando acetone e isopropanolo (vedi passo 1.2) - da questa fase in poi agitazione ultrasonica non può essere utilizzato. Per garantire il campioneè il più pulito possibile, seguire l&#39;acetone e lavare isopropanolo con un risciacquo in soluzione ATTENZIONE Piranha (Piranha soluzione è molto energica, esplosiva e attacca materiali organici, durante la manipolazione utilizzare dispositivi di protezione individuale completo) (3:1 acido solforico ATTENZIONE (solforico L&#39;acido è corrosivo e molto tossico, durante la manipolazione usare dispositivi di protezione ed evitare l&#39;inalazione di vapori o di nebbie) a ATTENZIONE acqua ossigenata (perossido di idrogeno è molto pericoloso in caso di contatto con la pelle e con gli occhi, durante la manipolazione utilizzare dispositivi di protezione individuale)) per 5 min , quindi risciacquare il campione in acqua deionizzata, acetone e isopropanolo. Notare che per motivi di sicurezza solo beaker di vetro e pinzette metalliche devono essere utilizzati con la soluzione Piranha. Come soluzione Piranha può esplodere in contatto con acetone o isopropanolo, esso deve essere maneggiato lontano da questi reagenti. </li><li> Spaccatrici Facet - se la preparazione di un cristallo fotonico lento-guida d&#39;onda della luce, il campione richiede attaccamento sfaccettatura. Cleave la sample seguendo la stessa procedura descritta al punto 1.1, tranne che un piccolo graffio possibile deve essere usato. Un chip SOI con ~ 700 micron di spessore del substrato può essere attendibilmente scisso fino a 4-5 mm di lunghezza campioni. </li></ol> 4. Cristallo fotonico Slow-guida d&#39;onda della luce Caratterizzazione <ol><li> Preparazione preliminare del setup - collegare l&#39;uscita di una banda larga ATTENZIONE emissione spontanea amplificata (ASE) sorgente di luce (invisibile radiazione infrarossa: evitare inutili potenze elevate, coprire percorso del raggio se possibile) per uno splitter in fibra di 3 dB e utilizzare ciascuna delle uscite per Coppia luce nelle due braccia di un free-space Mach-Zehnder interferometeter (MZI), come mostrato in Figura 9. Utilizzare lenti asferiche per collimare la luce emessa dalle fibre. In uno dei bracci dell&#39;interferometro, utilizzare due lenti asferiche aggiuntive per accoppiare il fascio di luce in e fuori del chip campione. Inserire un divisore di fascio di polarizzazione (PBS) nel braccio del campione di TE-polarizzare la light inserendo il campione. Utilizzare lenti asferiche per accoppiare i raggi in uscita collimati da entrambe le braccia indietro in un secondo divisore a fibre 3 dB, dove si ricombinano. Collegare una delle uscite di un rilevatore di infrarossi e utilizzare la lettura del rivelatore per massimizzare l&#39;accoppiamento della luce nel campione, collegare l&#39;altra uscita di un analizzatore di spettro ottico (OSA). I due bracci del MZI dovrebbero avere approssimativamente la stessa lunghezza ottico quando in presenza del campione: assicurarsi che le fibre nei due bracci del MZI hanno la stessa lunghezza nominale e comprendono una fase sintonizzabile ritardo nel braccio di riferimento per consentire per la regolazione fine della sua lunghezza. Nel braccio di esempio, montare le lenti asferiche sulla precisione xyz fasi per ottenere il migliore accoppiamento nel campione. </li><li> Regolare la lunghezza del braccio di riferimento - coppia il fascio di luce in un vuoto (cioè senza cristallo fotonico) guida d&#39;onda cresta (dello stesso tipo come guide d&#39;onda di accesso che la luce di alimentazione all&#39;interno dei cristalli fotonici) wiassottigliare stesso chip nel braccio del campione. Eseguire una scansione continua sulla OSA e osservare gli spettri di misura lunghezza d&#39;onda. Se i due bracci della MZI hanno approssimativamente la stessa lunghezza ottica, le frange spettri presentano a causa di interferenza costruttiva e distruttiva; queste frange non apparirà se le braccia del MZI hanno lunghezze ottiche molto diverse (&gt; ~ cm). La spaziatura frangia è inversamente proporzionale alla differenza di lunghezza del percorso ottico tra i due bracci. Spostare la fase di ritardo per fare riferimento al braccio più corto e osservare le frange del OSA: se diventano più densa (rade), il braccio di riferimento è minore (più) rispetto al braccio del campione. Impostare la fase di ritardo per assicurarsi che il braccio di riferimento è minore del braccio del campione e risultati in una spaziatura frangia di circa 5 a 10 frange in un intervallo di lunghezze d&#39;onda 10 nm (Figura 10a). Infine, eseguire questa ottimizzazione sul dispositivo che fornisce il ritardo massimo e quindi mantenere il ritardo fissato per tutta la misurazionedell&#39;intero campione. </li><li> Eseguire la calibrazione - mentre ancora allineata sulla guida d&#39;onda vuota, eseguire tre scansioni sul OSA: una scansione per lo spettro interferenza e una scansione per ciascuno dei due bracci separatamente (ottenuto bloccando l&#39;altro braccio). Utilizzare una risoluzione di 0,05-0,1 nm. Registrare ogni spettro misurato. </li><li> Lenta acquisizione della luce dei dati - eseguire e registrare tre spettri, come al punto 4.3 per ogni guida d&#39;onda a cristallo fotonico sul chip. </li><li> Analisi di Fourier dei dati - lo spettro di interferenza (interferogramma) I (ω) è matematicamente espresso da: I (ω) = S (ω) + R (ω) + sqrt [S (ω) R (ω)] {exp [iΦ (ω) - iωτ]} + cc, dove S (ω) e R (ω) sono le densità spettrali misurate separatamente dal campione e bracci di riferimento, rispettivamente. Il ritardo τ è impostato dalla posizione dello stadio di ritardo nel braccio di riferimento. Le informazioni sulla dispersione della guida d&#39;onda a cristallo fotonico è contenuto nella fasetermine, che si deve estrarre dai dati misurati. Sottrarre la non-interferenza sfondo S (ω) + R (ω) dal interferogramma per isolare solo il termine interferente. Calcolare la trasformata di Fourier del termine interferenti: il termine sqrt (SR) exp [i (Φ-ωτ)] e il suo complesso coniugato corrispondono ai picchi centrati in t = τ e t =-τ, rispettivamente. Filtrare numericamente uno dei due termini e trasformare nuovamente al dominio di frequenza. Differenziare la fase Φ (ω) - ωτ dei dati risultanti rispetto a ω ottenere Δτ g, la differenza di ritardo di gruppo tra i due bracci. Il gruppo indice n g = c / v g, con v g la velocità di gruppo, è data da: n = g (Δτ g PhC - Δτ g cal) c / L + n cal, dove Δτ g cal è ottenuto dai dati di taratura adottate from la guida d&#39;onda vuota, L è la lunghezza della guida d&#39;onda a cristallo fotonico e cal n = 2,7 è l&#39;indice effettivo della guida d&#39;onda cresta di riferimento. Il contributo al ritardo da vari elementi ottici della configurazione viene presa in considerazione la corsa di taratura, ed è quindi sottratto in questa fase. </li></ol><ol start="6"><li> Curva di trasmissione - calcolare la curva di trasmissione normalizzando il spettro del campione di una guida d&#39;onda a cristallo fotonico a quella della guida d&#39;onda vuota. </li></ol> 5. Cristallo fotonico Caratterizzazione cavità <ol><li> Setup - preparazione della configurazione (Figura 14) per RS comprende: commutazione dell&#39;elemento sostituibile per il divisore di fascio polarizzante, inserendo un polarizzatore nel braccio di ingresso e un analizzatore del braccio di uscita; capovolgere uno specchio nel braccio tastatore per consentire l&#39;uso di una sorgente di infrarosso vicino, permettono l&#39;illuminazione del campione. Montare il campione verticalmente con un orientamento di 45 ° rispetto all&#39;assedel polarizzatore (Figura 18) su un differenziale guidato xyz micro-blocco e regolare il micro-blocco in modo che il campione è a fuoco e una cavità può essere visto con la telecamera, come in Figura 15 (a sinistra). Utilizzando una emissione spontanea amplificata (ASE) fonte, allineare il fascio al centro della cavità Figura 15 (a destra). Capovolgere via la specchietto per l&#39;illuminazione e mettere il braccio di uscita per accedere al spettrometro (monocromatore con rivelatore a serie di allegato). Avviare una scansione con un ampio bassa a moderata risoluzione per identificare i picchi cavità. Ottenere la lunghezza d&#39;onda grossolana della risonanza nella scansione ASE (Figura 16a) con una precisione di 1 nm. È anche possibile acquisire la scansione ampia con una sorgente laser sintonizzabile ATTENZIONE (TLS) (Figura 16b) (invisibile radiazione IR: evitare inutili potenze elevate, coprire percorso ottico se possibile). Si deve fare attenzione che la risoluzione è impostata sul valore più alto, al fine diassaggiare le line-larghezza di ogni picco. </li><li> Eseguire scansioni ad alta risoluzione sui picchi identificati - collegare i TLS al braccio di ingresso e attenuare il fascio ad un livello mW. Preparati per la scansione ad alta risoluzione, consentendo il braccio di uscita da raccogliere dal fotorivelatore e l&#39;istituzione di una scansione continua scansione con una risoluzione di 1 pm per un campo 2 nm centrata alla lunghezza d&#39;onda di risonanza precedentemente trovato. L&#39;importanza di questa fase è quello di migliorare il rapporto segnale-rumore (SNR), con l&#39;obiettivo di ottenere una linea Lorentziana forma di risonanza: modificare la posizione xyz del micro-blocco ed eseguire la scansione fino a che il SNR è massimizzato e la linea-forma è simile a quella di un Lorentzian, come mostrato nella sezione risultato rappresentativo. </li></ol>

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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>

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

Esempio di fabbricazione La scelta del fascio elettronico resist (cioè ZEP 520A) è dovuta alla sua risoluzione simultaneamente e resistenza etch. Crediamo che ZEP 520A può essere influenzata dalla luce UV emessa da fonti di luce di laboratorio generali, in quanto tale, si consiglia di posizionare spin-rivestite campioni in contenitori opachi UV mentre li spostano da un laboratorio ad un altro. Passando definizione del modello cristallo fotonico, prima di...

<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

Luce lenta è stato uno dei temi caldi della comunità fotonica negli ultimi dieci anni, generando un grande interesse sia da un punto di vista fondamentale e per il suo notevole potenziale per le applicazioni pratiche. Lenti guide d&#39;onda a cristallo fotonico di luce, in particolare, hanno svolto un ruolo importante e sono stati impiegati con successo per ritardare segnali ottici 1-4 e la valorizzazione di entrambi i dispositivi lineari e non lineari 5-7. 8-11 Cavità a cristallo fotonico ottenere effetti simili a quello di guide d&#39;onda luce lenta, ma su una ridotta larghezza di banda. Queste cavità offrono elevato rapporto Q-factor/volume, per la realizzazione di otticamente 12 e 13 elettricamente pompato ultra-bassa soglia laser e la valorizzazione di effetti non lineari. 14-16 Inoltre, filtri passivi 17 e modulatori 18-19 sono stati dimostrati, esibendo ultra-sottile linea di larghezza, alta free-spettrale rvalori ange e registrazione di basso consumo energetico. Per raggiungere questi risultati entusiasmanti, un protocollo robusto fabbricazione ripetibile deve essere sviluppata. In questo lavoro si prende un approfondito sguardo al nostro protocollo di produzione che impiega litografia a fascio elettronico per la definizione di modelli di cristalli fotonici e utilizza tecniche di incisione umido e secco. I nostri risultati ottimizzati fabbricazione ricetta in cristalli fotonici che non soffrono di asimmetria verticale e presentano ottime bordo muro rugosità. Discutiamo i risultati variando i parametri calcografici e gli effetti negativi che possono avere su un dispositivo, portando ad un percorso diagnostico che può essere preso per identificare ed eliminare problemi simili. La chiave per valutare guide d&#39;onda luce lenta è la caratterizzazione passiva di trasmissione e indice spettri gruppo. Vari metodi sono stati segnalati, in particolare risolvendo i Fabry-Perot frange dello spettro di trasmissione di 20-21tecniche interferometriche d. 22-25 Qui, descriviamo una diretta, tecnica di misurazione a banda larga che combina interferometria spettrale con l&#39;analisi della trasformata di Fourier. 26 Il nostro metodo si distingue per la sua semplicità e potenza, come si può caratterizzare un cristallo fotonico nuda con guide d&#39;onda di accesso, senza bisogno di on-chip per componenti di interferenza, e la configurazione consiste solo di un interferometro di Mach-Zehnder, senza necessità di parti in movimento e scansioni di ritardo. Quando caratterizzanti cavità a cristallo fotonico, tecniche concernenti sorgenti interne 21 o guide d&#39;onda esterne direttamente accoppiati alla cavità 27 impatto sulle prestazioni della cavità stessa, distorcendo così la misura. Qui, si descrive una tecnica innovativa e non invasiva che fa uso di una doppia polarizzazione fascio sonda ed è noto come diffusione risonante (RS), dove la sonda è accoppiata fuori piano nella cavità attraverso un obiettivo. La tecnica è stata la prima dimostrazioneta da McCutcheon et al. 28 e ulteriormente sviluppato da 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

L&#39;uso di guide d&#39;onda fotoniche di cristallo di luce lenta e cavità è stato ampiamente adottato dalla comunità fotonica in molte applicazioni differenti. Pertanto fabbricazione e caratterizzazione di questi dispositivi sono di grande interesse. Il presente documento delinea la nostra tecnica di fabbricazione e di due metodi di caratterizzazione ottica, vale a dire: diffusione interferometrica (guide d&#39;onda) e risonante (cavità).

Fabbricazione e caratterizzazione di guide d&#39;onda fotoniche di cristallo di luce lenta e cavità

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 Views.  University of St Andrews. L'uso di guide d'onda fotoniche di cristallo di luce lenta e cavità è stato ampiamente adottato dalla comunità fotonica in molte applicazioni differenti. Pertanto fabbricazione e caratterizzazione di questi dispositivi sono di grande interesse. Il presente documento delinea la nostra tecnica di fabbricazione e di due metodi di caratterizzazione ottica, vale a dire: diffusione interferometrica (guide d'onda) e risonante (cavità).

Video: 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.

Simulazione, fabbricazione e caratterizzazione di THz Assorbitori metamateriale

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.

Progettazione, fabbricazione, e Sperimentale Caratterizzazione di plasmoniche Emettitori Terahertz fotoconduttive

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.

Fabbricazione e caratterizzazione di polimeri disordinati fibre ottiche per la Trasversale localizzazione di Anderson di Luce

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.

Fabbricazione di cavità uniformi su nanoscala tramite 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 ...

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.

Utilizzo di microonde e campioni macroscopici di dielettrici solidi per studiare le proprietà fotoniche di Disordine Photonic Materials Bandgap

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 via ottici saturabili Transitions - fabbricazione e la caratterizzazione

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.

La stampa Fabbricazione di massa eterogiunzione celle solari e<em&gt; In Situ</em&gt; Morfologia Caratterizzazione

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-forma Attuatori Light - Fabbricazione e Controllo di attuazione in scala microscopica

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.

Fabbricazione e caratterizzazione di superconduttori risonatori

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.

Fabbricazione di White Light-emitting cellule elettrochimiche con emissione stabile da ecciplessi

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