Name: simulation, fabrication and characterization of thz metamaterial absorbers
Uploaded: 2012-12-27T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Simulation, Fabrication and Characterization of THz Metamaterial Absorbers at JoVE.com

이 작품은 공학 및 물리 과학 연구위원회 교부금 번호 EP/I017461/1에 의해 지원됩니다. 우리는 또한 제임스 와트 Nanofabrication 센터의 기술 직원에 의해 재생 기여를 인정하고 싶습니다.

<p class="jove_title"&gt; 1. 단일 밴드 THz Metamaterial 흡수기의 시뮬레이션</p&gt;<p class="jove_content"시뮬레이션 설정의&gt; A 3D보기가에 나와 있습니다<strong&gt; 그림 2</strong&gt;.</p&gt;<ol&gt;<li&gt; Lumerical FDTD는 THz metamaterial 흡수를 전송, 반사 및 흡수 특성을 최적화하는 데 사용됩니다. 모든 객실은 μm에 부여됩니다.</li&gt;<li&gt; THz를 정의하면 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하여 자료 등록 정보를 폴리이 미드<em&gt; 재료 추가 (N, K) 물?...

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	<li>Pendry, J. B., Holden, A. J., Robbins, D. J., Stewart, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetism+from+conductors+and+enhanced+nonlinear+phenomena.">Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena.</a> IEEE Trans. Microw. Theory. 47, 2075-2084 (1999).</li><li>Pendry, J. B., Holden, A. J., Robbins, D. J., Stewart, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetism+from+conductors+and+enhanced+nonlinear+phenomena.">Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena.</a> IEEE Microw Theory. 47, 2075-2084 (1999).</li><li>Smith, D. R., Padilla, W. J., Vier, D. C., Nemat-Nasser, S. C., Schultz, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Composite+medium+with+simultaneously+negative+permeability+and+permittivity.">Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity.</a> Phys. Rev. Lett. 84, 4184-4187 (2000).</li><li>Dolling, G., Wegener, M., Linden, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Realization+of+a+three-functional-layer+negative-index+photonic+metamaterial.">Realization of a three-functional-layer negative-index photonic metamaterial.</a> Opt. Lett. 32, 551-553 (2007).</li><li>Zhang, 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=Experimental+demonstration+of+near-infrared+negative-index+metamaterials.">Experimental demonstration of near-infrared negative-index metamaterials.</a> Phys. Rev. Lett. 95, 137404 (2005).</li><li>Linden, 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=Magnetic+response+of+metamaterials+at+100+terahertz.">Magnetic response of metamaterials at 100 terahertz.</a> Science. 306, 1351-1353 (2004).</li><li>Landy, N. I., 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=Design,+theory,+and+measurement+of+a+polarization-insensitive+absorber+for+terahertz+imaging.">Design, theory, and measurement of a polarization-insensitive absorber for terahertz imaging.</a> Phys. Rev. B. 79, 125104-12 (2009).</li><li>Gokkavas, M., 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=Experimental+demonstration+of+a+left-handed+metamaterial+operating+at+100+GHz.">Experimental demonstration of a left-handed metamaterial operating at 100 GHz.</a> Phys. Rev. B. 73, 193103 (2006).</li><li>Smith, D. R., Kroll, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Negative+refractive+index+in+left-handed+materials.">Negative refractive index in left-handed materials.</a> Phys. Rev. Lett. 85, 2933-2936 (2000).</li><li>Wiltshire, M. C. K., 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=Microstructured+magnetic+materials+for+RF+flux+guides+in+magnetic+resonance+imaging.">Microstructured magnetic materials for RF flux guides in magnetic resonance imaging.</a> Science. 291, 849-851 (2001).</li><li>Pendry, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Negative+refraction+makes+a+perfect+lens.">Negative refraction makes a perfect lens.</a> Phys. Rev. Lett. 85, 3966-3969 (2000).</li><li>Kabashin, A. V., 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=Plasmonic+nanorod+metamaterials+for+biosensing.">Plasmonic nanorod metamaterials for biosensing.</a> Nat. Mater. 8, 867-871 (2009).</li><li>Dolling, G., Enkrich, C., Wegener, M., Soukoulis, C. M., Linden, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-loss+negative-index+metamaterial+at+telecommunication+wavelengths.">Low-loss negative-index metamaterial at telecommunication wavelengths.</a> Opt. Lett. 31, 1800-1802 (2006).</li><li>Schurig, 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=Metamaterial+electromagnetic+cloak+at+microwave+frequencies.">Metamaterial electromagnetic cloak at microwave frequencies.</a> Science. 314, 977-980 (2006).</li><li>Chen, H. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+demonstration+of+frequency-agile+terahertz+metamaterials.">Experimental demonstration of frequency-agile terahertz metamaterials.</a> Nat. Photonics. 2, 295-298 (2008).</li><li>Ma, Y., Khalid, A., Saha, S. C., Grant, J. P., Cumming, D. R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=THz+band+pass+filter+on+plastic+substrates+and+its+application+on+biological+sensing.">THz band pass filter on plastic substrates and its application on biological sensing.</a> IEEE Photonics Society Winter Topicals Meeting Series. , 50-51 (2010).</li><li>Grant, 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=Polarization+insensitive+terahertz+metamaterial+absorber.">Polarization insensitive terahertz metamaterial absorber.</a> Opt. Lett. 36, 1524-1526 (2011).</li><li>Ma, Y., 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+terahertz+polarization+insensitive+dual+band+metamaterial+absorber.">A terahertz polarization insensitive dual band metamaterial absorber.</a> Opt. Lett. 36, 945-947 (2011).</li><li>Grant, J., Ma, Y., Saha, S., Khalid, A., Cumming, D. R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polarization+insensitive,+broadband+terahertz+metamaterial+absorber.">Polarization insensitive, broadband terahertz metamaterial absorber.</a> Opt. Lett. 36, 3476-3478 (2011).</li><li>Tonouchi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cutting-edge+terahertz+technology.">Cutting-edge terahertz technology.</a> Nat. Photon. 1, 97-105 (2007).</li><li>D. Schurig, J. J. M., Justice, B. J., Cummer, S. A., Pendry, J. B., Starr, A. F., Smith, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+Cloaking+Realized.">Microwave Cloaking Realized.</a> Science. 314, 889 (2006).</li><li>Padilla, W. 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=Electrically+resonant+terahertz+metamaterials:+Theoretical+and+experimental+investigations.">Electrically resonant terahertz metamaterials: Theoretical and experimental investigations.</a> Phys. Rev. B. 75, 041102 (2007).</li><li>Smith, D. R., Vier, D. C., Koschny, T., Soukoulis, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromagnetic+parameter+retrieval+from+inhomogeneous+metamaterials.">Electromagnetic parameter retrieval from inhomogeneous metamaterials.</a> Phys. Rev. E. 71, (2005).</li><li>Landy, N. I., Sajuyigbe, S., Mock, J. J., Smith, D. R., Padilla, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perfect+metamaterial+absorber.">Perfect metamaterial absorber.</a> Phys. Rev. Lett. 100, 207402 (2008).</li><li>Hao, J. M., 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=High+performance+optical+absorber+based+on+a+plasmonic+metamaterial.">High performance optical absorber based on a plasmonic metamaterial.</a> Appl. Phys. Lett. 96, 251104 (2010).</li><li>Chen, H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interference+theory+of+metamaterial+perfect+absorbers.">Interference theory of metamaterial perfect absorbers.</a> Opt. Express. 20, 7165-7172 (2012).</li><li>Lee, A. W. M., Hu, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time,+continuous-wave+terahertz+imaging+by+use+of+a+microbolometer+focal-plane+array.">Real-time, continuous-wave terahertz imaging by use of a microbolometer focal-plane array.</a> Optics Letters. 30, 2563-2565 (2005).</li><li>Thermo Nicolet Corporation. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> An Introduction to Fourier Transform Infared Spectroscopy. , (2001).</li></ol>

이 프로토콜은 THz metamaterial absorbers의 시뮬레이션, 제조 및 특성에 대해 설명합니다. 그것은 어떤 노력이 비용이 많이 드는 제조 절차를 위해 최선을 다하고 있습니다 전에 반드시 이러한 하위 파장 구조를 정확하게 시뮬레이션 점입니다. Lumerical FDTD 시뮬레이션은 MM 흡수 스펙트럼뿐만 아니라에 대한 정보뿐만 아니라 트랜스 듀서의 위치를​​ 지원하고 최대 응답을 얻을 수 흡수의 위치, 필수 지...

이 프로토콜은 단일 밴드와 광대역 THz의 MM의 absorbers의 시뮬레이션, 제조 및 특성에 대해 설명합니다. 그림 1에 표시된 장치, 금속 십자가와 금속 접지면 위에 유전체 층으로 구성되어 있습니다. 십자가 모양의 구조는 공진기 전기 링 (ERR) 20,21과 강력하게 균일 한 전기장에 커플하지만, negligibly 자기 필드의 예입니다. 접지면과 ERR 페어링으로 사건 THz 파의 자기 구성 요소는 E-필드의 방향에 평행 ERR의 섹션에서 전류를 유도한다. 전기 및 자기 응답 한 후 독립적으로 조정 및 구조의 임피던스는 ERR의 기하학과 두 금속 요소 사이의 거리를 변화하여 빈 공간을 일치 될 수 있습니다. 그림 1 (d)에, 편광 문자를 구분 흡수 반응의 구조 결과의 대칭에 표시.

<table border="1"><tbody><tr><td> 시약 / 재료의 이름 </td><td> 회사 </td><td> 카탈로그 번호 </td><td> 코멘트 </td></tr><tr><td> Lumerical FDTD </td><td> Lumerical </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 실리콘 웨이퍼 </td><td> IDB 기술 </td><td></td><td> 세련된 측면 싱글 </td></tr><tr><td> Plassys 450 MEB 증발기 </td><td> Plassys Bestek </td><td></td><td></td></tr><tr><td> VM651 입문서 </td><td> 듀폰 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> PI2545 </td><td> 듀폰 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 메틸 이소 부틸 케톤의 </td><td> 시그마 - 알드리치 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 이소프로판올 </td><td> 시그마 - 알드리치 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Plasmaprep5 통 아셀 </td><td> 갈라 Instrumente </td><td></td><td></td></tr><tr><td> VB6 UHR EWF 전자 빔 작가 </td><td> Vistec </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 테너 L-수정 </td><td> 테너 주식회사 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 레이아웃 Beamer </td><td> GenISys 주식회사 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Polymethyl 메타 크릴 레이트 (PMMA) </td><td> 시그마 - 알드리치 </td><td> 293261 시그마 - 알드리치 </td><td></td></tr><tr><td> IFV 66v / s의 FTIR </td><td> Bruker </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 파이크 30spec 반사 장치 </td><td> 파이크 기술 </td><td> &lt;/ TD&gt; <td></td></tr><tr><td> HG 아크 램프 </td><td> Bruker </td><td></td><td></td></tr><tr><td> AU 거울 </td><td> 토르 연구소 </td><td> PF05-03-M01 </td><td></td></tr><tr><td> Leica INM20 광학 현미경 </td><td> Leica 마이크로 시스템즈 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 6mm Mylar의 Beamsplitter </td><td> Bruker </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

simulation, fabrication and characterization of thz metamaterial absorbers

Metamaterials (MM)는 자연에서 발견되지 않을 수 있습니다 속성을 가지고 설계 인공 재료는 널리 자신의 고유 한 속성의 첫 번째 한 이론 및 실험 시연이 때문에 탐구되었습니다. MMS는 매우 제어 전자기 응답을 제공 할 수 있으며, 최신 IR 4, 중반 IR 5, THz 6 mm 파 7, 전자 레인지 8 라디오 9 밴드 근처에있는 광학 3를 포함 해 모든 기술적 관련 스펙트럼 범위에서 입증되었습니다. 응용 프로그램 완벽한 렌즈 10, 센서 11, 통신 12, 투명 망토 13 필터 14,15가 포함되어 있습니다. 우리는 최근 싱글 밴드 16 듀얼 밴드 17 공명 피크에서보다 큰 80 %를 흡수 할 수있는 광대역 THz 18 metamaterial 흡수 장치를 개발했습니다. MM 흡수의 개념은 especiall입니다이 강력한 주파수 선택 THz absorbers에게 19를 찾아하기가 어렵습니다 THz 주파수에서 Y 중요합니다. 우리 MM 흡수에서 THz 방사선은 기존의 분기 파장 absorbers의 두께 제한을 극복 ~ λ/20의 두께에 흡수된다. MM absorbers 자연스럽게 같은 열 센서 THz 감지 응용 프로그램에 자신을 빌려하고, 적절한 THz 소스와 통합하는 경우 (예 : QCLs), 컴팩트 매우 민감한, 낮은 비용, 실시간 THz 이미징 시스템으로 이어질 수 있습니다.

그림 5는 (a) 두께 3.1 μm와 MM 흡수를위한 실험적으로 얻어진 및 시뮬레이션 흡수 스펙트럼은 유전체 스페이서를 폴리이 미드 보여줍니다. 이 MM 구조는 27 μm 및 치수 K = 26 μm, L = 20 μm, M = 10 μm와 N = 5 μm의 반복 - 기간이 있습니다. 더이 흡수가 유전체의 MM 구조의 결과였다가 아닌 확인하는 층을 ERR와 실험 측정은 샘플에 수행되지 않았습니다. 더는 구조가 관심의 주파수 범위에 걸쳐 5 %...

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Simulation, Fabrication and Characterization of THz Metamaterial Absorbers

이 프로토콜은 THz metamaterial absorbers의 시뮬레이션, 제조 및 특성을 설명합니다. 이러한 absorbers는 적절한 센서를 함께 사용하면, THz 이미징 및 분광의 응용 프로그램이 있습니다.

THz Metamaterial Absorbers 시뮬레이션, 제조 및 특성

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

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