Yazarlar Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA) &#39;nın GÜL ve APRA programlarından finansman desteği kabul. GC ayrıca NASA yaptığı randevu verilmesi için Üniversiteler Uzay Araştırma Derneği kabul eder.

1. Mikroşerit Hat rezonatör Fabrikasyon 14 (Şekil 3) <ol><li> H 2 O 2 (3: 1) 10 dakika boyunca taze karışık H 2 SO 4 ile, 0.45 mikron kalınlığında silikon cihaz tabakası olan bir silikon üzerinde yalıtkan (SOI) gofret, temizleyin. Sonra bir azot tabancası ile, 10 dakika, kuru için deiyonize su içinde gofret yıkayın. HF (10: 1), daha sonra işleme hemen önce, H2O gofret daldırma 10 saniye ve 5 dakika boyunca iyonu giderilmiş su içinde durulayın. </li><li> Bir germanyum (Ge) S-1811 olarak olumlu / fotorezist oluşan bir asansör-off maskesi Üretiyor. 15 <ol><li> Spin-kat inceltilmiş pozitif fotorezist çift katlı (2 parça tiner-P: 1 kısım pozitif fotorezist) ile gofret 30 sn ve daha sonra elektron ışını mevduat Ge için 4000 rpm&#39;de. </li><li> İlk 1 dakika süreyle gofret ve heksametildisilazan (HMDS) uygulanması ve daha sonra 30 saniye için 3,000 rpm&#39;de aşırı kapalı dönmeye fotoğraf-litografi kullanarak Desen Ge. </li><li> spi30 saniye için 2.000 rpm&#39;de ve 110 ° C de 1 dakika süre ile bir sıcak plaka üzerinde fırında n pozitif fotorezist (1 parçası pozitif fotorezist 2 parça ince-P) inceltilmiş. ışığa maruz ve bir tetrametil amonyum hidroksit bazlı solüsyon ile karşı geliştirmek sprey bir maske hizalama kullanın. </li><li> Reaktif iyon fotorezist alttan ulaşmak için O 2 plazma ile ışığa yatan 70 W. Ash bir SF 6 / O 2 plazma ile Ge etch. </li><li> 500 W ve 4 saat süreyle bir aseton dolu beher içine gofret yerleştirerek onu kaldırın argon 3.7 mT (Ar) ile DC-magnetron püskürtme ile mevduat niyobyum (Nb) toprak düzlemi. </li></ol></li><li> Spin-kaplama bisbenzocyclobutene (BCB) SOI gofretin Nb kaplı yüzey üzerine 30 saniye için 4000 rpm&#39;de ve başka bir silikon göbeğin bir yüzeye. 200 ° C de basınç 3 bar ile birlikte, iki BCB kaplı yüzeylerin yapıştırılması. </li><li> El ile ters çevirme gofret yığını SOI gofret ters işleme başlayacak. </li><li>Bosch işlemini kullanarak derin reaktif iyon dağlama ardından Al 2 O 3 bulamaç kullanarak mekanik alıştırma ile silikon sap gofret etch 16 Asitli H2O ile gömülü SiO 2 kat:. HF (10: 1) 20 dakika boyunca. </li><li> Deposit molibden nitrit W 700 ve 3.3 mT doğru akım manyetik reaktif saçma kullanılarak (Mo 2 N) (Ar: N2 kısmi basıncı = 7: 1). 30 saniye için 2.000 rpm&#39;de: 30 saniye için 2.000 rpm&#39;de eğirme ve bükme ve ardından 2 dakika boyunca 180 ° C &#39;de pişirme kalıbı rezonatörler pozitif fotorezist (1 parçası pozitif fotorezist 2 parça ince-P) inceltilmiş. reaktif iyon etcher bir tetrametil amonyum hidroksit tabanlı bir çözüm ve kül ışığa geliştirin. Fosforik asit bazlı solüsyon ile Mo 2 N etch. </li><li> 2 dk elektron ışını dep ardından 30 saniye boyunca 5000 rpm&#39;de polimetilmetakrilat (PMMA) üzerinde eğirme ve 180 ° C&#39;de onu pişirme bir Ge / PMMA iki tabakalı oluşan bir asansör-off maske ÜretiyorGe konumumuzu. Nb iletim hatlarını kiralık Püskürtme ve aseton içinde kaldırın (pozitif fotorezist PMMA ile sübstitüe edilmiş olması dışında, 1.2 adım bakınız). </li><li> Bazı düzenlemeler, radyo frekans (RF) pozitif fotorezist ile iplik SiO 2, desen it-mevduat sputter ve hidroflorik asit bazlı çözelti içinde etch. Adım 1.2 detaylı olarak Sonra, bir germanyum / pozitif fotorezist havalanış maskesi kullanarak bir püskürtme-yatırılır Nb ince film kaldırın. </li></ol> Deney Paket Mikrodalga rezonatör Chip montajı için 2. Prosedür <ol><li> Tasarım ve makine altından teşekkül eden bir test paketi (Au) kaplı bakır boşluk rezonatörü çip boyutları, besleme hattı giriş ve çıkış yerleri uygundur (bir baz ve kapak ile birlikte). Not: yuva boşluğu boyutu ilgi bandının minimal parazitli bağlama ile tek-modlu çalışma destek belirtilmelidir. </li><li> Tasarım ve kontrollü empedans mikrodalga fan ou imalyönlendirmek için t kurulu 17 çip ve Alt Minyatür versiyon A (SMA) konnektörleri arasındaki sinyaller. </li><li> merkez iletken pimi ilgili fan-out kurulu temas pedi üzerinde hizada olacak şekilde deney paketi giriş ve çıkış içine SMA konnektörleri takın. kısaltmasına karşı korumak ve merkez iletken pimi bölgesinde lehim uygulamak için bir lehim maskesi uygulayın. lehim eritmek için ~ 5 dakika süreyle 200 ° C&#39;ye bir sıcak plaka ve ısı paketi yerleştirin. soğumasını bekleyin ve ardından lehim maskesi çıkarın. </li><li> Au kaplı bakır paket boşluğuna gibi on-chip besleme hattı çıkış ve giriş yastıkları ilgili fan-out kurulu koplanar yakın ve uyumlu olduklarını (CPW) hatları içine rezonatör çip monte edin. çipin köşelerinde kenarlarında temas bakır klipleri ile çip sabitleyin. </li><li> iletişim yastıkları fan-out kartı arasında ve on-chip Al tel bağları süperiletken yerleştirin. Burada sunulan durumunda maksimum sayıda (~ 4 yerleştirin - bkz <strong&gt; ~ 500-600 mikron uzunluğunda, ~ 250 mikron-in-yükseklik tel bağlarının, Şekil 4) SMA konnektör girişi ve çıkışları ve on-chip CPW besleme hattı arasındaki empedans maçı sağlamak. </li><li> tel bağlama sonra, bir multimetre ile giriş ve çıkış konnektörleri merkezi pimleri arasındaki DC direnci kontrol ve merkez aksının ile toprak arasında, onaylamak için iki merkez pimleri arasında bir elektrik bağlantısı ve merkezi arasında açık bir bağlantı vardır çizgi ve zemin. </li></ol> Bir Kriyojenik Helium-3 Mikrodalga yatağıyla Mikrodalga Resonator Kurulum için 3. Prosedür <ol><li> SMA kablolar bir dizi cihazın monte edilecektir 0.3-K, soğuk aşamaya RT iletilir ve Şekil 2&#39;de gösterilen konfigürasyonda, olduğu gibi test yatağı monte edin. </li><li> , Düşük mikrodalga kaybını sağlamak için, Şekil 2&#39;de gösterildiği gibi, bakır (Cu) ve süper-iletken niyobyum-titanyum (NBTI) kablolarını veNBTI kabloları, düşük bir termal iletkenlik durumda. 2-K ve 0.3-K aşamaları arasında bir termal mola olarak NBTI kabloları kullanın. </li><li> rezonatör cihazın bandında düşük gürültü amplifikasyonu için çıkış hattı üzerinde 2-K aşamada bir kriyojenik yüksek elektron hareketlilik transistör (HEMT) amplifikatör monte edin ve bir sirkülatör yükleyin. </li><li> Bu amplifikatör giriş çıkış hattı üzerinde bir kriyojenik sirkülatör yerleştirin. </li><li> 0.3-K soğuk aşamaya cıvatalı bir dirsek üzerine paketlenmiş rezonatör cihazları monte edin. </li><li> eşleşti fesih sağlamak ve bu zayıflatıcı giriş ve paket çıkışına uygun SMA kablolarını bağlamak için paketin giriş tarafında bir mikrodalga zayıflatıcı bağlayın. Bu kontrollü empedans sonlandırmaları iyi eşleşti ve mümkün olduğunca test edilen cihaza yakın olduğundan emin olun - onlar &quot;Cihaz Kalibrasyon düzlemini&quot; define (bakınız Şekil 2). </li><li> Kriyostat kadar yakın. Cihazı soğutmak için standart prosedürü izleyin0,3 K. s </li></ol> Mikrodalga Rezonatörü Ölçümleri 4. Prosedürü <ol><li> Cihaz-under-testi tasarım frekanslarında - (burada kabul cihaz için, 8 GHz 10 MHz) geniş bir frekans bandı üzerinde tarama yapmak VNA ayarlayın. test edilen cihaza uygun seviyelere VNA güç seviyelerini ayarlayın (~ -30 dBm, burada ele aygıt için). NOT: süperiletken mikrodalga rezonatör ve süperiletken besleme hattı kritik akım geçmeyecek şekilde giriş RF güç seviyesi yeterince düşük olduğundan emin olun. güç seviyesi yeterli bir sinyal-noyz oranının temin edilmesi için yeterince yüksek olmasını sağlamak. </li><li> VNA kılavuzunda bulunan VNA yazılım yönergeleri izleyerek, standart Kısa Açık Yük-Thru (SOLT) prosedürü izleyerek, esnek RF kabloları ayarlayın. Daha sonra girişine bağlanacak vektör ağ analizörü rota ve esnek kabloların her çıkışında, sonlandırıldı, kısa devre, açık ve standartlara sokmak eklemeölçümler için kriyostat. Bu kalibrasyon &quot;alet referans düzlemini&quot; tanımlar (örneğin, bakınız Şekil 2). </li><li> Bu SOLT kalibrasyonu ardından, sokmak hattı ile iletim, S 21, VNA ile ölçülen şekilde bağlanmış onaylayarak kalibrasyon sadakat doğrulamak, düşük kalıntı hatalar var (yani, tepki ~ 0 dB seviyesinde ve S 11 ve S olan 22) ≤ -50 dB, örneğin, düşüktür. </li><li> kriyostat giriş ve çıkış hatları esnek kabloları takın. </li><li> Mikrodalga amplifikatör şirket tarafından sağlanan belgelerde belirtildiği gibi gerekli DC ön gerilim uygulanarak kriyojenik mikrodalga amplifikatörü açın. </li><li> Birincisi, VNA bir geniş bant taraması (10 MHz - 8 GHz, burada ele aygıt için) tamamlamak S 21 temel yapısını gözlemlemek ve keskin yüksek Q bakmak için &lt;/ Em&gt; mikrodalga Rezonatörlerin göstergesidir yapıları. </li><li> Ardından, frekans aralığını (~ 2 - 4 GHz, burada ele aygıt için) dar ve rezonatör bant üzerinde tarama yapmak VNA arasında (burada ele cihaz için ~ 30.000) veri noktalarının sayısını ayarlayın. Bir in-situ kalibrasyonunu gerçekleştirmek için bu taban daha sonra uyuyor için yeterli bir temel yayılma sağlamak için yeterince geniş bir frekans bandı kullanın (Giriş tartışmaya bakınız). NOT: gürültü seviyesine bağlı olarak, ortalamalar sayısını artırmak ya da sinyal-gürültü artırmak için IF bant genişliğini azaltır. </li><li> Sonrası ölçüm in-situ kalibrasyon, analiz ve kalite faktörleri ve rezonans frekansları çıkarılması için dosya karmaşık iletim verilerinin bu VNA veri taramaları kaydedin. 11 </li></ol>

<ol>
	<li>Monfardini, 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=The+N&#233;el+IRAM+KID+Arrays+(NIKA).">The N&#233;el IRAM KID Arrays (NIKA).</a> J. Low Temp. Phys. 167 (5-6), 834-839 (2012).</li><li>Schlaerth, J. 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=The+Status+of+Music:+A+Multicolor+Sub/millimeter+MKID+Instrument.">The Status of Music: A Multicolor Sub/millimeter MKID Instrument.</a> J. Low Temp. Phys. 167 (3-4), 347-353 (2012).</li><li>Swenson, L. J., 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=MAKO:+a+pathfinder+instrument+for+on-sky+demonstration+of+low-cost+350+micron+imaging+arrays.">MAKO: a pathfinder instrument for on-sky demonstration of low-cost 350 micron imaging arrays.</a> Proc. SPIE. 8452, 84520P (2012).</li><li>Mazin, B. A., Bumble, B., Meeker, S. R., O'Brien, K., McHugh, S., Langman, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+superconducting+focal+plane+array+for+ultraviolet,+optical,+and+near-infrared+astrophysics.">A superconducting focal plane array for ultraviolet, optical, and near-infrared astrophysics.</a> Opt. Express. 20 (2), 1503-1511 (2012).</li><li>Mazin, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Microwave Kinetic Inductance Detectors. , (2005).</li><li>McHugh, S., 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=A+readout+for+large+arrays+of+Microwave+Kinetic+Inductance+Detectors.">A readout for large arrays of Microwave Kinetic Inductance Detectors.</a> Rev. Sci. Instrum. 83 (4), 044702 (2012).</li><li>Mazin, B. 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=ARCONS:+A+2024+Pixel+Optical+through+Near-IR+Cryogenic+Imaging+Spectrophotometer.">ARCONS: A 2024 Pixel Optical through Near-IR Cryogenic Imaging Spectrophotometer.</a> Publ. Astron. Soc. Pac. 123 (933), 1348-1361 (2013).</li><li>Zmuidzinas, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superconducting+Microresonators:+Physics+and+Applications.">Superconducting Microresonators: Physics and Applications.</a> Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 3, 169-214 (2012).</li><li>Vijay, R., Slichter, D. H., Siddiqi, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+Quantum+Jumps+in+a+Superconducting.">Observation of Quantum Jumps in a Superconducting.</a> Artificial Atom. Phys. Rev. Lett. 106 (11), 110502 (2011).</li><li>Krupka, J., Derzakowski, K., Tobar, M., Hartnett, J., Geyer, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complex+permittivity+of+some+ultralow+loss+dielectric+crystals+at+cryogenic+temperatures.">Complex permittivity of some ultralow loss dielectric crystals at cryogenic temperatures.</a> Meas. Sci. Technology. 10 (5), 387-392 (1999).</li><li>Cataldo, G., Wollack, E. J., Barrentine, E. M., Brown, A. D., Moseley, S. H., U-Yen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+and+calibration+techniques+for+superconducting+resonators.">Analysis and calibration techniques for superconducting resonators.</a> Rev. Sci. Instrum. 86 (1), 013103 (2015).</li><li>Russell, D., Cleary, K., Reeves, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cryogenic+probe+station+for+on-wafer+characterization+of+electrical+devices.">Cryogenic probe station for on-wafer characterization of electrical devices.</a> Rev. Sci. Instrum. 83 (4), 044703 (2012).</li><li>Ranzani, L., Spietz, L., Popovic, Z., Aumentado, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-port+microwave+calibration+at+millikelvin+temperatures.">Two-port microwave calibration at millikelvin temperatures.</a> Rev. Sci. Instrum. 84 (3), 034704 (2013).</li><li>Patel, 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=Fabrication+of+MKIDS+for+the+MicroSpec+Spectrometer.">Fabrication of MKIDS for the MicroSpec Spectrometer.</a> IEEE Trans. Appl. Supercond. 23 (3), 2400404 (2013).</li><li>Brown, A., Patel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Precision+Thin+Film+Metal+Liftoff+Technique.">High-Precision Thin Film Metal Liftoff Technique.</a> , (2015).</li><li>Laermer, F., Schlip, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+of+anisotropically+etching+silicon.">Method of anisotropically etching silicon.</a> , (1996).</li><li>Chen, D., Wang, Q., Shen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+broadband+microstrip-to-CPW+transition.">A broadband microstrip-to-CPW transition.</a> APMC 2005. Asian-Pac. Conf. Proc. 2 (4), (2005).</li><li>Fano, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sullo+spettro+di+assorbimento+dei+gas+nobili+presso+il+limite+dello+spettro+d'arco.">Sullo spettro di assorbimento dei gas nobili presso il limite dello spettro d'arco.</a> Il Nuovo Cimento. 12 (3), 154-161 (1935).</li><li>Fano, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Configuration+Interaction+on+Intensities+and+Phase+Shifts.">Effects of Configuration Interaction on Intensities and Phase Shifts.</a> Phys. Rev. 124 (6), 1866-1878 (1961).</li><li>Marquezini, M. V., Kner, P., Bar-Ad, S., Tignon, J., Chemla, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Density+dependence+of+the+spectral+dielectric+function+across+a+Fano+resonance.">Density dependence of the spectral dielectric function across a Fano resonance.</a> Phys. Rev. B. 57 (7), 3745-3748 (1998).</li><li>Singh, R., Al-Naib, I., Cao, W., Rockstuhl, C., Koch, M., Zhang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Fano+Resonance+in+Symmetry+Broken+Terahertz+Metamaterials.">The Fano Resonance in Symmetry Broken Terahertz Metamaterials.</a> IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 3 (6), 820-826 (2013).</li><li>Giannini, V., Francescano, Y., Amrania, H., Phillips, C. C., Maier, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fano+Resonances+in+Nanoscale+Plasmonic+Systems:+A+Parameter-Free+Modeling+Approach.">Fano Resonances in Nanoscale Plasmonic Systems: A Parameter-Free Modeling Approach.</a> Nano Lett. 11 (7), 2835-2840 (2011).</li><li>O'Connell, A. D., 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=Microwave+Dielectric+Loss+at+Single+Photon+Energies+and+Millikelvin+Temperatures.">Microwave Dielectric Loss at Single Photon Energies and Millikelvin Temperatures.</a> Appl. Phys. Lett. 92 (11), 112903 (2008).</li><li>Weber, S. J., Murch, K. W., Slichter, D. H., Vijay, R., Siddiqi, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+Crystal+Silicon+Capacitor+with+Low+Microwave+Loss+in+the+Single+Photon+Regime.">Single Crystal Silicon Capacitor with Low Microwave Loss in the Single Photon Regime.</a> Appl. Phys. Lett. 98 (17), 172510 (2011).</li><li>Cataldo, G., Hsieh, W. T., Huang, W. C., Moseley, S. H., Stevenson, T. R., Wollack, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-Spec:+an+ultracompact,+high-sensitivity+spectrometer+for+far-infrared+and+submillimeter+astronomy.">Micro-Spec: an ultracompact, high-sensitivity spectrometer for far-infrared and submillimeter astronomy.</a> Appl. Opt. 53 (6), 1094-1102 (2014).</li></ol>

Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarları olduğunu beyan ederim.

tek çevirme fabrikasyon işlemi ince 0.45 mikron tek kristal Si alt-tabakanın her iki tarafına da süper-iletken rezonatörler gerçekleştirmek için bir araç sağlar. Biri 1 x 10 4,0-6,5 GHz frekans aralığında &lt;kaybı teğet ile (örneğin Si 3 N 4 gibi) yatırılan dielektrikler daha büyüklüğünü daha düşük kayıp bir sipariş daha var, çünkü tek kristal Si dielektrik kullanmak için motive olabilir - Bu alt-tabaka, bir ışık ve düşük rezonans-to-rezonatörü...

Astrofizik enstrümantasyon gelişmeler son zamanlarda kızılötesi ışık tespiti için süperiletken mikrodalga resonatöre girmiştik 1 -. 4 Bir süperiletken rezonatör enerji E kızılötesi radyasyon cevap verecek = hv&gt; 2Δ (Δ olan h Planck sabiti, v radyasyon frekansı ve nerede süperiletken boşluk enerjisi). Rezonatör de süper-iletken kritik sıcaklığın altında bir sıcaklığa kadar soğutulur, bu gelen radyasyonun rezonans hacmi Cooper çiftleri kırar ve quasiparticle uyarımları oluşturur. quasiparticle zorlamalara yoğunluk artışı dolayısıyla süperiletken karmaşık yüzey empedansı kinetik endüktansı değiştirir ve. Bu optik cevap daha düşük frekansa rezonans frekansında bir değişim ve rezonatörün kalite faktörü bir azalma olarak görülmektedir. Bir mikrodalga kine için kanonik okuma-out şemadatlc endüktans dedektörü (MKID) rezonatör mikrodalga besleme hattı birleştirilir ve bir rezonans tek mikrodalga frekansı tonu bu besleme hattı boyunca, karmaşık iletim izler. Burada, optik cevap genlik ve iletim 5 (Şekil 1) aşamasında hem de bir değişiklik olarak görülür. Frekans alanı çoğullama düzenleri Rezonatörlerin binlerce dizileri dışında okuma yeteneğine sahiptirler. 6-7 başarılı bir şekilde tasarlamak ve süper-iletken-rezonatör tabanlı aletleri uygulamak için, bu rezonans yapıların özellikleri doğru ve verimli bir şekilde, özelliği gerekir. Örneğin, gürültü özelliklerinin hassas ölçümleri, kalite MKID cihaz fizik, 8 kuantum bilgisayar, 9 bağlamında ve düşük- belirlenmesinde istenen Q, (onların sıcaklık bağımlılığı dahil) rezonans frekansları ve süperiletken Rezonatörlerin optik cevap özelliklerini faktörleri temperature malzeme özellikleri. 10 Tüm bu durumlarda ise, devrenin karmaşık iletim saçılma parametrelerinin ölçümü arzu edilir. Bu eser, rezonatör karmaşık iletim katsayısının belirlenmesi üzerinde yoğunlaşmaktadır olan genlik ve faz bir vektör ağ analizörü (VNA) ile ölçülebilir 21, S. İdeal olarak, VNA referans düzlemi (veya test noktası) doğrudan testi (DUT) altında cihaza bağlı olacak, ama bir kriyojenik ayar normalde RT arasında bir termal mola (~ 300 K) gerçekleştirmek için ek iletim hattı yapılarının kullanımını gerektirir ve soğuk aşaması (Bu çalışmada ~ 0.3 K; Şekil ure 2). Böyle yönlü kuplörler, sirkülatörler, izolatörler, amplifikatörler, zayıflatıcılar ve ilişkili birbirine kablolar gibi ek mikrodalga bileşenleri uygun hazırlamak, heyecanlandırmak, ilgi cihazı okumak ve önyargı gerekebilir.kriyojenik sıcaklıklara oda soğutma sırasında faz hızları ve bu bileşenlerin boyutları değişebilir ve bu nedenle cihazın kalibrasyon düzleminde gözlemlenen tepki etkiler. Alet ve cihaz kalibrasyon uçağı etkisi karmaşık kazanç arasındaki bu müdahale bileşenler uygun ölçülen tepki yorumlanmasında hesaba olması gerekir. 11 Teorik olarak, bir düzen DUT kalibrasyon sırasında kullanılan birine benzer ölçüm referans düzlemi, ayarlar gereklidir. Bu hedefe ulaşmak için, bir çoklu serin-çıkışlar üzerinde kalibrasyon standartları ölçebilir; Ancak, bu elde etmek zordur VNA istikrar ve kriyojenik enstrümanın tekrarlanabilirliği kısıtlamalar, pozlar. Bu kaygıları azaltmak için, bir soğutulmuş test ortamında gerekli standartları yerleştirmek ve aralarında geçiş olabilir. mikrodalga prob istasyonlarında bulunan ne buna benzer, örneğin, bir, Örnek ve kalibrasyon standartları 12 Bu yöntem, alt kelvin sıcaklıklarında gösterilmiştir. Sürekli sıvı helyum akımı veya kapalı devre soğutma sistemi tarafından 4 K soğutulmuş ama düşük güç, yüksek performanslı mikrodalga anahtarı gerektirir nerede Test ilgi bant. 13 Bir in-situ kalibrasyon prosedürü nedenle VNA referans düzlemine ve yukarıda tarif edilen yöntemlerden sınırlamalarının üstesinden cihazın kalibrasyon düzleminin (Şekil-2&#39;de) arasında aracı iletim yanıt oluşturan arzulanan edilir. Bu kriyojenik kalibrasyon yöntemi, sunulan ve Cataldo ve ark., 11 ayrıntılı olarak ele bir geniş ~% 1 hassasiyetle rezonatör çizgi genişliği ve inter-rezonatör aralığına göre frekans aralığında birden rezonatörler karakterize etmesine olanak sağlar. Bu yazıda örnek üretim ve hazırlık detayları üzerinde durulacakpreparasyonu süreçleri, deneysel test set-up ve ölçüm prosedürleri düzlemsel hat geometrileri ile süperiletken mikrodalga rezonatörleri karakterize etmek için kullanılan. 11

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="715">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Microposit S-1811 Photoresist</td>
			<td style="width:111px;">Shipley</td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td style="width:201px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">BCB</td>
			<td style="width:111px;">Dow</td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td style="width:201px;">3022-35</td>
		</tr>
		<tr height="45">
			<td height="45" style="height:45px;width:216px;">SOI wafers</td>
			<td style="width:111px;">SOITec</td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td style="width:201px;">Fabricated with SmartCutTM process</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Mo</td>
			<td style="width:111px;">Kamis</td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td style="width:201px;">99.99%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Nb</td>
			<td style="width:111px;">Kamis</td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td style="width:201px;">99.95% (excludes Ta)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">E-6 metal etch w/AES</td>
			<td style="width:111px;">Fujifilm</td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td style="width:201px;">CPG Grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Acetone</td>
			<td style="width:111px;">JT Baker</td>
			<td style="width:187px;">9005-05</td>
			<td style="width:201px;">CMOS Grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">HF dip (1:10)</td>
			<td style="width:111px;">JT Baker</td>
			<td style="width:187px;">5397-03</td>
			<td style="width:201px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PMMA</td>
			<td style="width:111px;">Microchem</td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td style="width:201px;">950 PMMA A2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">GE 7031</td>
			<td style="width:111px;">General Electric</td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td style="width:201px;">Low-temperature adhesive</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Cryogenic Microwave Amplifier</td>
			<td style="width:111px;">MITEQ</td>
			<td>AF S3-02000400-08-CR-4</td>
			<td style="width:201px;">2-4 GHz, gain ~30dB</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">NbTi Semi-rigid SMA cables</td>
			<td style="width:111px;">Coax. Co.</td>
			<td style="width:187px;">SC-086/50-NbTi-NbTi</td>
			<td style="width:201px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Circulator</td>
			<td>PamTech</td>
			<td>CTD1229K</td>
			<td style="width:201px;">return loss &#62; -20 dB from 2-4 GHz</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">RF attenuator</td>
			<td>Weinschel</td>
			<td>Model-4M</td>
			<td style="width:201px;">7 dB attenuation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Flexible SMA cables</td>
			<td style="width:111px;">Teledyne-Storm</td>
			<td>R94-240</td>
			<td style="width:201px;">ACCU-TEST</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Vector Network Analyzer</td>
			<td style="width:111px;">Agilent</td>
			<td>N5242A PNA-X</td>
			<td style="width:201px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Liquid He-4 cryogen</td>
			<td>Praxair&#160;</td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td style="width:201px;"></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:216px;">Liquid N2 cryogen</td>
			<td style="width:111px;">Praxair&#160;</td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td style="width:201px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication and characterization of superconducting resonators

Bir süper-iletken mikrodalga rezonatörler hafif Astrofiziksel imza tespiti için mikrodalga kinetik endüktans detektörleri (MKIDs) olarak kullanımları da dahil olmak üzere, hem de Kuantum işlem uygulamaları ve malzeme karakterizasyonu, geniş bir uygulama aralığı için ilgi çekmektedir. Bu yazıda, prosedürler ince film süperiletken mikrodalga Rezonatörlerin imalat ve karakterizasyonu için sunulmuştur. imalat yöntemi, bir atomik düz tek kristal silikon dielektrik her iki tarafında özellikleri ile iletim hattı rezonatörler süperiletken gerçekleştirilmesi için izin verir. Bu eser bir kriyojenik mikrodalga yatağıyla içine ve süperiletken geçiş sıcaklığının altında soğuma için rezonatör cihazlarının kurulumu için prosedürü açıklanmaktadır. kriyojenik mikrodalga yatağıyla set-up pr çıkarma sağlayan kimse bu rezonatör cihazlarının karmaşık mikrodalga iletimi dikkatli ölçümler yapmak için izin verirCihaz tasarımı ve performans için önemli olan süperiletken hatları ve dielektrik tabanın (örneğin, iç kalite faktörleri, kayıp ve kinetik indüktans fraksiyonların) &#39;nin zellikler.

0.45 mikron tek kristal silisyum dielektrik fabrikasyon bir yarım dalga Mo 2 N rezonatör (Şekil 5) tepki bu metodoloji ile doğrulanmıştır. Bu durumda, bir Nb koplanar kuplaj (CPW) besleme hattı için Okuması rezonatörün açık uçlarından birinde bölgesi şeklinde &quot;H&quot;, bir püskürtme-tevdi SiO2 dielektriğinden geçen kapasitif kuplaj ile elde edilir (bkz protokol bölüm 1.6). Diğer örneklerde, feedlines kapasitif kuplaj N...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators at JoVE.com

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Süperiletken mikrodalga rezonatörler ışık, kuantum bilgi işlem uygulamaları ve malzeme karakterizasyonu tespiti için ilgi çekicidir. Bu çalışma imalat ve süperiletken mikrodalga rezonatör saçılma parametrelerinin karakterizasyonu için ayrıntılı bir prosedür sunar.

Süperiletken Rezonatörler Fabrikasyon ve Karakterizasyonu

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

fabrication-and-characterization-of-superconducting-resonators

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Electrical Engineering

Physics

Engineering

Unit 1

Transmission Line Parameters

Inductance

SCIENTISTS IN ACTION

10.3K Görüntüleme.  NASA Goddard Space Flight Center.  Süperiletken mikrodalga rezonatörler ışık, kuantum bilgi işlem uygulamaları ve malzeme karakterizasyonu tespiti için ilgi çekicidir. Bu çalışma imalat ve süperiletken mikrodalga rezonatör saçılma parametrelerinin karakterizasyonu için ayrıntılı bir prosedür sunar. 

Video: Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

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.

THz metamalzeme Emiciler Simülasyon, Üretimi ve Karakterizasyonu

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

Mühendislik

Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

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 and for its considerable potential for practical applications. Slow light photonic crystal waveguides, in particular, have played a major part and have been successfully employed for delaying optical signals1-4 and the enhancement of both linear5-7 and nonlinear devices.8-11
Photonic crystal cavities achieve similar effects to that of slow light waveguides, but over a reduced band-width. These cavities offer high Q-factor/volume ratio, for the realization of optically12 and electrically13 pumped ultra-low threshold lasers and the enhancement of nonlinear effects.14-16 Furthermore, passive filters17 and modulators18-19 have been demonstrated, exhibiting ultra-narrow line-width, high free-spectral range and record values of low energy consumption.
To attain these exciting results, a robust repeatable fabrication protocol must be developed. In this paper we take an in-depth look at our fabrication protocol which employs electron-beam lithography for the definition of photonic crystal patterns and uses wet and dry etching techniques. Our optimised fabrication recipe results in photonic crystals that do not suffer from vertical asymmetry and exhibit very good edge-wall roughness. We discuss the results of varying the etching parameters and the detrimental effects that they can have on a device, leading to a diagnostic route that can be taken to identify and eliminate similar issues.
The key to evaluating slow light waveguides is the passive characterization of transmission and group index spectra. Various methods have been reported, most notably resolving the Fabry-Perot fringes of the transmission spectrum20-21 and interferometric techniques.22-25 Here, we describe a direct, broadband measurement technique combining spectral interferometry with Fourier transform analysis.26 Our method stands out for its simplicity and power, as we can characterise a bare photonic crystal with access waveguides, without need for on-chip interference components, and the setup only consists of a Mach-Zehnder interferometer, with no need for moving parts and delay scans.
When characterising photonic crystal cavities, techniques involving internal sources21 or external waveguides directly coupled to the cavity27 impact on the performance of the cavity itself, thereby distorting the measurement. Here, we describe a novel and non-intrusive technique that makes use of a cross-polarised probe beam and is known as resonant scattering (RS), where the probe is coupled out-of plane into the cavity through an objective. The technique was first demonstrated by McCutcheon et al.28 and further developed by Galli et al.29

Use of photonic crystal slow light waveguides and cavities has been widely adopted by the photonics community in many differing applications. Therefore fabrication and characterization of these devices are of great interest. This paper outlines our fabrication technique and two optical characterization methods, namely: interferometric (waveguides) and resonant scattering (cavities).

Fotonik Kristal Yavaş Işık Dalga Kılavuzları Ve Çürükler Üretimi ve Karakterizasyonu

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 ...

Microwave Photonics Systems Based on Whispering-gallery-mode Resonators

Microwave photonics systems rely fundamentally on the interaction between microwave and optical signals. These systems are extremely promising for various areas of technology and applied science, such as aerospace and communication engineering, sensing, metrology, nonlinear photonics, and quantum optics. In this article, we present the principal techniques used in our lab to build microwave photonics systems based on ultra-high Q whispering gallery mode resonators. First detailed in this article is the protocol for resonator polishing, which is based on a grind-and-polish technique close to the ones used to polish optical components such as lenses or telescope mirrors. Then, a white light interferometric profilometer measures surface roughness, which is a key parameter to characterize the quality of the polishing. In order to launch light in the resonator, a tapered silica fiber with diameter in the micrometer range is used. To reach such small diameters, we adopt the "flame-brushing" technique, using simultaneously computer-controlled motors to pull the fiber apart, and a blowtorch to heat the fiber area to be tapered. The resonator and the tapered fiber are later approached to one another to visualize the resonance signal of the whispering gallery modes using a wavelength-scanning laser. By increasing the optical power in the resonator, nonlinear phenomena are triggered until the formation of a Kerr optical frequency comb is observed with a spectrum made of equidistant spectral lines. These Kerr comb spectra have exceptional characteristics that are suitable for several applications in science and technology. We consider the application related to ultra-stable microwave frequency synthesis and demonstrate the generation of a Kerr comb with GHz intermodal frequency.

The customized techniques developed in our lab to build microwave photonics systems based on ultra-high Q whispering gallery mode resonators are presented. The protocols to obtain and characterize these resonators are detailed, and an explanation of some of their applications in microwave photonics is given.

Mikrodalga Fotonik Sistemleri Whispering-galeri-mod Rezonatörler dayanarak

Microwave photonics systems rely fundamentally on the interaction between microwave and optical signals. These systems are extremely promising for various ...

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.

Plasmonik Foto iletken Terahertz Vericiler Tasarımı, İmalatı ve Deneysel Karakterizasyonu

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.

Işık Enine Anderson lokalizasyonu Düzensiz Polimer Fiber Optik imalatı ve Karakterizasyonu

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

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including microresonators. However, because of the increased acoustic radiative losses during direct liquid immersion of optomechanical devices, almost all published optomechanical experiments have been performed in solid phase. This paper discusses a recently introduced hollow microfluidic optomechanical resonator. Detailed methodology is provided to fabricate these ultra-high-Q microfluidic resonators, perform optomechanical testing, and measure radiation pressure-driven breathing mode and SBS-driven whispering gallery mode parametric vibrations. By confining liquids inside the capillary resonator, high mechanical- and optical- quality factors are simultaneously maintained.

Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.

Fabrikasyon ve mikroakışkan optomechanical Osilatörler Testi

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

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.

Optik Doyurulabilen Geçişler aracılığıyla Desenlendirme - İmalat ve Karakterizasyonu

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

Ohmic Contact Fabrication Using a Focused-ion Beam Technique and Electrical Characterization for Layer Semiconductor Nanostructures

Layer semiconductors with easily processed two-dimensional (2D) structures exhibit indirect-to-direct bandgap transitions and superior transistor performance, which suggest a new direction for the development of next-generation ultrathin and flexible photonic and electronic devices. Enhanced luminescence quantum efficiency has been widely observed in these atomically thin 2D crystals. However, dimension effects beyond quantum confinement thicknesses or even at the micrometer scale are not expected and have rarely been observed. In this study, molybdenum diselenide (MoSe2) layer crystals with a thickness range of 6-2,700 nm were fabricated as two- or four-terminal devices. Ohmic contact formation was successfully achieved by the focused-ion beam (FIB) deposition method using platinum (Pt) as a contact metal. Layer crystals with various thicknesses were prepared through simple mechanical exfoliation by using dicing tape. Current-voltage curve measurements were performed to determine the conductivity value of the layer nanocrystals. In addition, high-resolution transmission electron microscopy, selected-area electron diffractometry, and energy-dispersive X-ray spectroscopy were used to characterize the interface of the metal&#8211;semiconductor contact of the FIB-fabricated MoSe2 devices. After applying the approaches, the substantial thickness-dependent electrical conductivity in a wide thickness range for the MoSe2-layer semiconductor was observed. The conductivity increased by over two orders of magnitude from 4.6 to 1,500 &#937;&#8722;1 cm&#8722;1, with a decrease in the thickness from 2,700 to 6 nm. In addition, the temperature-dependent conductivity indicated that the thin MoSe2 multilayers exhibited considerably weak semiconducting behavior with activation energies of 3.5-8.5 meV, which are considerably smaller than those (36-38 meV) of the bulk. Probable surface-dominant transport properties and the presence of a high surface electron concentration in MoSe2 are proposed. Similar results can be obtained for other layer semiconductor materials such as MoS2 and WS2.

We describe the approaches for the device fabrication and electrical characterization of molybdenum diselenide (MoSe2) layer semiconductor nanostructures with different thicknesses. In addition, the fabrication of ohmic contacts for MoSe2-layer nanocrystals by the focused-ion beam deposition method using platinum (Pt) as a contact metal is described.

Ohmik İletişim Fabrikasyon bir Odaklı iyon Işın Tekniği ve Elektriksel Karakterizasyonu Katmanı Yarıiletken Nanoyapıların için kullanma

Layer semiconductors with easily processed two-dimensional (2D) structures exhibit indirect-to-direct bandgap transitions and superior transistor ...

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.

Toplu Heterojonksiyonlar Solar Hücre Baskı İmalatı ve<em&gt; In Situ</em&gt; Morfoloji Karakterizasyonu

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

Stimulated Stokes and Antistokes Raman Scattering in Microspherical Whispering Gallery Mode Resonators

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres can be thought as a store of energy with a huge variety of applications: compact laser sources, highly sensitive biochemical sensors and nonlinear phenomena. A protocol for the fabrication of both the microspheres and coupling system is given. The couplers described here are tapered fibers. Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS). A proof of the cavity-enhanced phenomenon is given by the lack of correlation among the pump, signal and idler: a resonant mode has to exist in order to obtain the pair of signal and idler. In the case of hyperparametric oscillations (four wave mixing and stimulated anti-stokes Raman scattering), the modes must fulfill the energy and momentum conservation and, last but not least, have a good spatial overlap.

Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS).

Mikrosferik Whispering Galeri Modu Rezonatörler içinde Uyarılmış Stokes ve Antistokes Raman saçılması

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres ...

Methods Article

Süperiletken Rezonatörler Fabrikasyon ve Karakterizasyonu