Os autores agradecem o Dr. Matteo Galli, Dr. Simone L. Portalupi e Prof Lucio C. Andreani da Universidade de Pavia para discussões úteis relacionadas à técnica RS e da execução das medidas.

Disclaimer: O protocolo a seguir dá um fluxo de processo geral que abrange as técnicas de fabricação e caracterização de guias de onda de cristal fotônico e cavidades. O fluxo do processo é otimizado para o equipamento específico disponível em nosso laboratório, e os parâmetros podem ser diferentes se outros reagentes ou equipamento é utilizado. 1. Preparação da Amostra <ol><li> Clivagem de amostra - levar o silício sobre isolante wafer (SOI), e use um estilete de diamante para riscar uma linha de aproximadamente 1-2 mm de comprimento a partir da aresta da superfície de silício, assegurando que o zero se estende ao longo da borda da pastilha. Alinhar a zero para uma aresta recta (por exemplo a de uma lâmina de microscópio), e aplica-se mesmo com pressão positiva de ambos os lados do zero: a bolacha clivará ao longo do plano de cristal no local do zero. Repetir este procedimento para definir o chip inteiro. </li><li> Lavagem da amostra - Coloque a amostra no acetona CUIDADO usando uma pinça umnd limpar num banho de ultra-sons durante 1-2 min. Retirar a amostra a partir da acetona; enxaguar qualquer acetona remanescente a partir da amostra utilizando CUIDADO isopropanol (30 seg) (ambos acetona e isopropanol são inflamáveis: utilizar uma boa ventilação e evitar todas as fontes de ignição). Seca-se a amostra utilizando uma pistola de azoto seco e limpo. </li><li> Girar resistir - colocar a amostra sobre o spin coater. Pipeta eletrônica sensível resistir CUIDADO ZEP520A (ZEP520A é inflamável, nocivo por inalação e contato com a pele e olhos deve ser evitado) sobre a amostra - use o suficiente resistir para cobrir completamente a amostra sem a resistir a fluir sobre a borda. Girar a amostra, de modo a dar uma aprox. 350 nm de espessura de filme e cozer numa placa de aquecimento a 180 ° C durante 10 min. Encontramos esta espessura para ser a espessura ideal que equilibra resolução e resistência etch (ver adiante). </li></ol> 2. Definição de padrão <ol><li> Design - usando um software apropriado, simular o padrão de cristal fotônico necessária. Um dormenteer de pacotes de software úteis estão disponíveis, incluindo, mas não limitados a: o MIT Bandas fotônicos (MPB), fullwave (RSoft), MIT propagação eletromagnética Equação (MEEP). </li><li> Geração padrão - criar os arquivos de exposição (GDS formato em geral) e de erro proximidade correta utilizando software apropriado 30. </li><li> Exposição padrão - carregar a amostra na câmara do sistema de litografia por feixe de elétrons (LEO 1530 / Raith Elphy) e bombear para baixo. Uma vez que tenha sido alcançada a vácuo, ligar a fonte de EHT e ajustado para 30 kV. Deixar o sistema nesse estado durante 1 hora para permitir que a amostra de fase, e a câmara de atingir uma temperatura de equilíbrio. Definir-se o risco como indicado no manual do usuário de seu sistema específico de litografia por feixe de elétrons. Expor a amostra, utilizando um tamanho de passo básico adequado (por exemplo, 2 nm) (sendo este o tamanho de pixel mínimo que o sistema possa expor), um tempo de repouso de, pelo menos, 1 ms (sendo este o tempo que o sistema espera entre o movimento do feixe e expondoa porção particular do padrão), e uma dose de área de 55 μAcm -2. </li><li> Desenvolvimento amostra - usando Xileno CUIDADO (xileno é tanto trabalho inflamável e altamente tóxico em uma área bem ventilada e longe de fontes de ignição e evitar o contato com a pele e olhos) a uma temperatura de 23 ° C a desenvolver a amostra para 45 seg. Enxágüe em isopropanol. </li></ol> 3. Patten Transferência <ol><li> RIE Lavagem Câmara - Definir as taxas de fluxo de argônio e hidrogênio a 200 sccm. Acelerador para baixo da bomba, através de uma válvula borboleta, para alcançar a câmara de pressão de 1 x 10 -1 mbar. Ajustar a potência de RF a 100 W, inflamar o plasma e para executar, pelo menos, 10 min - uma polarização DC de cerca de 700 V devem ser observadas. Depois de desligar a Ar / H 2 plasma, permitir que a câmara da bomba durante cerca de 1 min. Definir a velocidade de fluxo de oxigénio para dentro da câmara a 200 sccm e mais uma vez a pressão na câmara do acelerador para baixo para 1 × 10 -1 mbar. Acenda um plasma segundode oxigênio com uma potência de 100 W e correr por 5 min. Após estes procedimentos, a câmara irá estar isentos de contaminantes, tais como resíduos de polímeros, a partir de qualquer etch anterior seco. Nós realizamos este procedimento antes de cada mudança em receita etch para assegurar o máximo de repetibilidade. Este processo foi optimizado para o nosso sistema, que consiste de uma placa paralela, cátodo carregado, RIE, com uma câmara principal de 12 centímetros de diâmetro por 14 cm de altura, incluindo uma porta de 12 polegadas com uma válvula de estrangulamento e turbo-bomba molecular ligado. </li><li> Etching cristal fotônico - carregar a amostra na câmara principal RIE e bombear o sistema até uma pressão de fundo de &lt;3 x 10 -6 mBar para assegurar a câmara está livre de vapor de água. Comece a etch por pré-condicionamento da câmara com os gases de decapagem (ou seja CHF 3 e SF 6): definir a taxa de fluxo de ambos os gases a 100 sccm (ou seja, uma razão de gás definida de 1:1) e utilizando o regulador de pressão na câmara de trazer pressão de 5 x 10 <sse&gt; -2 mbar; permitir que os gases fluam para, pelo menos, 10 min. Depois de pré-condicionamento, ajustar a potência de RF para cerca de 20 W e inflamar um plasma; amostra a etch para cerca de 2 min (a taxa de corrosão de silício para estes parâmetros etch é de aproximadamente 150 nm / min), assegurando ao mesmo tempo que a pressão numa câmara de 5 × 10 -2 mbar é mantida. A polarização DC entre 200-220 V deve ser alcançado durante o período de gravação. </li><li> Amostra de limpeza para remover o remanescente de electrões sensível resistir - após decapagem a seco, limpar a amostra por lavagem em 1165 CUIDADO removedor (1165 é inflamável e pode provocar irritação nos olhos, nariz e vias respiratórias), com agitação ultra-sons durante 1-2 min, seguido por acetona e isopropanol como descrito acima (passo 1.2). </li><li> Isolamento membrana - spin-coat a amostra com foto sensível UV resistir CUIDADO Microposit S1818 G2 (S1818 G2 é inflamáveis ​​e provoca irritação nos olhos, nariz e trato respiratório) (ver passo 1.3). Usando um APLICÁVELe fotomáscara, definem janelas na resistir acima dos padrões de cristal fotônico usando o alinhador de máscara UV. Exponha a amostra para cerca de 30-45 seg. Desenvolver a resistir em CUIDADO Microposit desenvolvedor MF-319 (MF-319 é ​​um líquido alcalino e pode causar irritação nos olhos, nariz e trato respiratório) por 30-45 segundos, enxaguando depois em água desionizada. Prepara-se uma proveta de plástico com uma mistura de ácido fluorídrico CUIDADO 01:05 (1,1499 g / ml de HF 48-51%) (HF é extremamente corrosivo e facilmente destrói o tecido, quando o tratamento usa equipamento de protecção completo classificado para HF) para desionizada água. Note-se que por razões de segurança apenas copos de plástico e pinças devem ser utilizados com ácido fluorídrico. Submergir a amostra na mistura de ácido fluorídrico, durante 15 min. Após o condicionamento, lavar cuidadosamente a amostra em água desionizada. Remover o fotorresistente utilizando acetona e isopropanol (ver passo 1.2) remanescente - agitação a partir desta fase de ultra-sons e em diante, não podem ser usados. Para assegurar que a amostraé tão limpo quanto possível, a acetona e isopropanol lavagem com um enxágüe em solução CUIDADO Piranha (Piranha solução é muito enérgico, potencialmente explosiva e ataca materiais orgânicos, quando a manipulação usar equipamento pessoal de protecção total) (3:1 CUIDADO ácido sulfúrico (sulfúrico ácido é corrosivo e muito tóxico, quando a manipulação de equipamentos de proteção pessoal e evitar a inalação de vapores ou névoas) para CUIDADO peróxido de hidrogênio (água oxigenada é muito perigoso em caso de contato com a pele e olhos, quando a manipulação uso de equipamentos de proteção individual)) por 5 min , em seguida, lavar a amostra em água desionizada, acetona e isopropanol. Note-se que por razões de segurança béqueres de vidro e apenas uma pinça de metal deve ser utilizado com a solução de Piranha. Como solução Piranha podem explodir em contacto com acetona ou isopropanol, que deve ser manuseado a partir desses reagentes. </li><li> Clivagem faceta - se preparar um cristal fotônico guia de ondas de baixa luz, a exemplo requer clivagem faceta. Cleave a sample seguindo o mesmo procedimento como descrito na etapa 1.1, com excepção de que, como um arranhão pequeno quanto possível, deve ser utilizado. Um chip SOI com ~ 700 mM substrato de espessura pode ser confiavelmente clivada até 4-5 amostras mm de comprimento. </li></ol> 4. Caracterização Waveguide cristal fotônico Slow-luz <ol><li> Preparação preliminar do setup - conectar a saída de uma banda larga CUIDADO emissão espontânea amplificada (ASE) fonte de luz (radiação infravermelha invisível: evitar desnecessários altas potências, cobrir caminho do feixe se possível) para um divisor de fibra de 3 dB e usar cada uma das saídas para luz par em dois braços de um espaço livre de Mach-Zehnder interferometeter (MZI), como mostrado na Figura 9. Usar lentes asféricas para colimar a saída de luz das fibras. Em um dos braços do interferómetro, utilizar duas lentes asféricas adicionais para acoplar o feixe de luz para dentro e para fora do chip amostra. Coloque um divisor de feixe de polarização (PBS) no braço de amostra para o ligh TE-polarizet introdução da amostra. Usar lentes asféricas para acoplar os feixes de saída colimada a partir de ambos os braços de volta para uma segunda fibra divisor 3 dB, onde irão recombinar. Conectar uma das saídas para um detector de infravermelhos e utilizar a leitura do detector de maximizar o acoplamento de luz na amostra, ligar a saída para um analisador de espectro óptico (OSA). Os dois ramos da MZI deverá ter aproximadamente o mesmo comprimento óptico quando na presença da amostra: certifique-se de que as fibras dos dois ramos da MZI têm o mesmo comprimento nominal e prevê uma fase de atraso ajustável no braço de referência para permitir para o ajuste fino do seu comprimento. No braço de amostra, montar as lentes asféricas em fases de precisão xyz para obter o melhor acoplamento na amostra. </li><li> Ajustar o comprimento do braço de referência - acoplar o feixe de luz a um guia de ondas de crista em branco (isto é, sem cristal fotônico) (do mesmo tipo que o acesso de guias de onda de luz que se alimentam no interior dos cristais fotônicos) wifluidificar o mesmo chip no braço de amostra. Executar uma varredura contínua no OSA e observar os espectros de onda medido. Se os dois ramos da MZI têm aproximadamente o mesmo comprimento óptico, as franjas de espectros de exposição devido à interferência construtiva e destrutiva; estas franjas não aparecerá se os braços do MZI ter muito diferentes comprimentos ópticos (&gt; ~ cm). O espaçamento franja é inversamente proporcional à diferença no comprimento do percurso óptico entre os dois braços. Mover a fase de atraso de tornar o braço mais curto referência e observar as franjas da OSA: se eles se tornarem mais densa (sparser), o braço de referência é menor (mais) do que o braço de amostra. Definir a fase de atraso para certificar-se de que o braço de referência é menor do que o braço de amostra e os resultados no espaçamento franja de aproximadamente 5 a 10 franjas em uma gama de comprimento de onda de 10 nm (ver Figura 10a). Finalmente, executar esta otimização no dispositivo que fornece o atraso máximo e depois manter o atraso fixo ao longo da mediçãode toda a amostra. </li><li> Calibração de correr - enquanto ainda alinhado na guia de ondas em branco, executar três verificações sobre o OSA: uma verificação para o espectro de interferência e uma verificação para cada um dos dois braços em separado (obtido através do bloqueio do outro braço). Use uma resolução de 0,05-0,1 nm. Registre cada espectro medido. </li><li> Lento de aquisição de dados de luz - executar e gravar três espectros como no passo 4,3 para cada guia de ondas de cristal fotônico no chip. </li><li> A análise de Fourier dos dados - o espectro de interferência (interferograma) I (ω) é expresso matematicamente por: I (ω) = S (ω) + R (ω) + sqrt [S (ω) R (ω)] {exp [iΦ (ω) - iωτ] + cc} onde S (ω) e R (ω) são as densidades espectrais medidos separadamente a partir da amostra e os braços de referência, respectivamente. O atraso τ é definido pela posição da fase de atraso no braço de referência. A informação sobre a dispersão do guia de ondas de cristal fotônico está contido na fase deprazo, o que nós temos que extrair a partir dos dados medidos. Subtraia a não interferir fundo S (ω) + R (ω) a partir do interferograma para isolar apenas o termo interferente. Calcular a transformada de Fourier do termo interferindo: o termo sqrt (SR) exp [i (Φ-ωτ)] e seu conjugado complexo correspondem aos picos centrados em t = τ e t =-τ, respectivamente. Filtrar numericamente um dos dois termos e transformar de novo para o domínio da frequência. Diferenciar a fase Φ (ω) - ωτ dos dados resultantes relativamente à ω obter Δτ g, a diferença no atraso de grupo entre os dois braços. O grupo de índice n g = c / v g, com velocidade v g o grupo, é dada por: n = g (g Δτ PhC - Δτ g cal) c / L + n cal, onde Δτ g cal é obtida a partir dos dados de calibração tomadas from o guia de ondas em branco, L é o comprimento do guia de ondas de cristal fotônico e n = 2,7 cal é o índice efectivo do guia de ondas cume referência. O contributo para o atraso de vários elementos ópticos do configuração é tido em conta na perspectiva de calibração, e, por conseguinte, é subtraído neste passo. </li></ol><ol start="6"><li> Curva de transmissão - calcular a curva de transmissão através da normalização do espectro da amostra de um guia de ondas de cristal fotônico ao do condutor de ondas em branco. </li></ol> 5. Caracterização Cavidade de cristal fotônico <ol><li> Setup - a preparação da configuração (Figura 14) para RS inclui: de comutação do elemento de troca para o divisor de feixe de polarização; inserção de um polarizador no braço de entrada, bem como um analisador no braço de saída; inverter um espelho no braço sonda para permitir a utilização de uma fonte de infravermelho próximo; permitem a iluminação da amostra. Monte da amostra na vertical, com uma orientação de 45 ° em relação ao eixodo polarizador (Figura 18) sobre um diferencial accionado xyz micro-bloquear e ajustar o bloco de micro-, de modo que a amostra está no foco e uma cavidade pode ser visto com a câmara, como na Figura 15 (esquerda). Usando uma emissão espontânea amplificada (ASE) fonte, alinhar o feixe com o centro da cavidade Figura 15 (direita). Virar distância do espelho de iluminação e permitem que o braço de saída para introduzir o espectrómetro (monocromador com detector de arranjo em anexo). Iniciar uma verificação geral com baixa a moderada resolução, a fim de identificar os picos da cavidade. Obter o comprimento de onda da ressonância grosseiro na verificação ASE (figura 16a), com uma precisão de 1 nm. Também é possível obter a verificação amplo com uma fonte de laser sintonizável CUIDADO (TLS) (Figura 16-B) (radiação IR invisível: evitar a desnecessária potências elevadas, cobrir caminho do feixe, se possível). Um tem que ter cuidado para que a resolução está definida para o valor mais alto, a fim deprovar os line-larguras de cada pico. </li><li> Realizar exames de alta resolução sobre os picos identificados - conectar as TLS para o braço de entrada e de atenuar o feixe a um nível mW. Prepare-se para a varredura de alta resolução, permitindo que o braço de saída a ser recolhido pelo fotodetector e criação de uma varredura varredura contínua com uma resolução de 01:00 para uma ampla nm 2 centrada no comprimento de onda de ressonância anteriormente encontrado. A importância deste passo é o de melhorar a relação sinal-ruído (SNR), com o objectivo de obter uma linha de ressonância em forma de Lorentz: alterar a posição do bloco de xyz micro e voltar a executar a verificação até que a SNR é maximizada e a linha-forma é próximo do de uma Lorentziana, como mostrado na secção resultado representativo. </li></ol>

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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>

Não há conflitos de interesse declarados.

Fabricação Amostra Nossa escolha de feixe de elétrons resistir (ou seja ZEP 520A) é devido a sua resolução simultaneamente alta e resistência à corrosão. Acreditamos que ZEP 520A pode ser afectada pela luz UV emitida das luzes do laboratório gerais, como tal é recomendável colocar spin-revestidos amostras em recipientes opacos UV enquanto movendo-os a partir de um laboratório para outro. Passando para a definição do padrão de cristal fotôni...

<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

Luz lenta tem sido um dos temas quentes na comunidade fotônica na última década, gerando grande interesse, tanto do ponto de vista fundamental e para o seu considerável potencial para aplicações práticas. Lentas luz guias de cristal fotônico, em particular, têm desempenhado um papel importante e tem sido empregada com sucesso para retardar sinais ópticos 1-4 e o reforço de ambos os dispositivos lineares e não-lineares 5-7. 8-11 Cavidades de cristal fotônico obter efeitos semelhantes ao de guias de onda de luz lenta, mas mais de uma reduzida largura de banda. Estas cavidades oferecer Q-factor/volume proporção elevada, para a realização de 12 e opticamente electricamente 13 bombeou lasers ultra-baixo limiar eo acessório de efeitos não lineares. 14-16 Por outro lado, os filtros passivos 17 e moduladores 18-19 foram demonstrados, exibindo ultra-estreito linha de largura, r livre-espectralange e gravar valores de baixo consumo de energia. Para atingir estes resultados animadores, um protocolo de fabricação robusta repetitivo deve ser desenvolvida. Neste trabalho, dar uma olhada em profundidade no nosso protocolo de fabricação que utiliza litografia por feixe de elétrons para a definição de padrões de cristal fotônico e usa técnicas de gravura secos e molhados. Nossos resultados otimizados de fabricação receita em cristais fotônicos que não sofrem assimetria vertical e exibem muito bom aspereza da borda da parede. Discutem-se os resultados da variação dos parâmetros de corrosão e os efeitos nocivos que podem ter sobre um dispositivo, que conduz a uma via de diagnóstico que podem ser tomadas para identificar e eliminar os problemas semelhantes. A chave para a avaliação de guias de onda de luz lentos é a caracterização de transmissão passiva e espectros de índice do grupo. Vários métodos têm sido relatados, principalmente resolver as franjas de Fabry-Perot de o espectro de transmissão de 20-21 umtécnicas d interferométricos. 22-25 Aqui, descrevemos um direto, técnica de medição de banda larga combinando interferometria espectral com análise de Fourier de transformação. Nosso método 26 se destaca por sua simplicidade e poder, como podemos caracterizar um cristal fotônico nua com guias de acesso, sem necessidade para os componentes on-chip de interferência, ea instalação consiste apenas de um interferômetro de Mach-Zehnder, sem a necessidade de peças móveis e digitalizações de atraso. Quando caracterização fotónicas cavidades de cristal, que envolvem técnicas de fontes internas 21 ou externas guias de onda directamente acoplados à cavidade 27 no impacto do desempenho da própria cavidade, distorcendo assim a medição. Aqui, descrevemos uma nova técnica e não intrusivo que faz uso de uma sonda de feixe de polarização cruzada e é conhecida como espalhamento ressonante (RS), em que a sonda é acoplada fora do plano no interior da cavidade por meio de um objectivo. A técnica foi a primeira demonstraçãoted em 28. McCutcheon et al e desenvolvido por 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

O uso de guias de onda de luz de cristal fotônico lentos e cavidades tem sido amplamente adotado pela comunidade fotônica em muitas aplicações diferentes. Portanto fabricação e caracterização destes dispositivos são de grande interesse. Este artigo descreve a nossa técnica de fabricação e dois métodos de caracterização óptica, a saber: a dispersão interferométrica (guias de onda) e ressonância (cavidades).

Fabricação e caracterização de guias de onda de luz de cristal fotônico lentas e cavidades

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 visualizações.  University of St Andrews. O uso de guias de onda de luz de cristal fotônico lentos e cavidades tem sido amplamente adotado pela comunidade fotônica em muitas aplicações diferentes. Portanto fabricação e caracterização destes dispositivos são de grande interesse. Este artigo descreve a nossa técnica de fabricação e dois métodos de caracterização óptica, a saber: a dispersão interferométrica (guias de onda) e ressonância (cavidades).

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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.

Fabricação de simulação, e Caracterização de THz Absorvedores de metamateriais

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

Engenharia

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.

Projeto, fabricação e Experimental Caracterização de plasmônicos Emissores Terahertz 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.

Fabricação e caracterização de polímeros desordenados fibras ópticas para Transverse Anderson localização da Luz

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.

Fabricação de cavidades de nanoescala uniformes 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 ...

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.

Usando microondas e amostras macroscópicas de dielétricos sólidos para estudar as propriedades fotônicas de desordenados fotônicos Bandgap Materiais

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 ópticos de saturação Transitions - Fabricação e caracterização

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.

Impressão Fabricação de massa Heterojunction células solares e<em&gt; In Situ</em&gt; Morfologia Caracterização

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.

Atuadores de luz de forma livre - Fabricação e Controle de atuação em escala microscópica

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.

Fabricação e caracterização de supercondutores 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.

Fabricação de White Light-emitting células eletroquímicas com emissão estável de Exciplexes

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