Name: demonstration of equal-intensity beam generation by dielectric metasurfaces
Uploaded: 2019-06-07T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Demonstration of Equal-Intensity Beam Generation by Dielectric Metasurfaces at JoVE.com

Este trabajo cuenta con el apoyo financiero de las subvenciones de la Fundación Nacional de Investigación (NRF-2019R1A2C3003129, CAMM-2019M3A6B3030637, NRF-2018M3D1A1058998, NRF-2015R1A5A1037668) financiado por el Ministerio de Ciencia y TIC (MSIT), República de Corea.

1. Fabricación del metasuperficie dieléctrica
<ol><li>Prelimpieza de un sustrato de sílice fusionado
	<ol>
<li>Preparar un sustrato de sílice pulido de doble cara y fusionado (longitud: 2 cm; ancho: 2 cm; espesor: 500 m).</li>
		<li>Sumerja el sustrato de sílice fusionada en 50 ml de acetona y realice el proceso de sonicación durante 5 min a 40 kHz.</li>
		<li>Sumerja el sustrato en 50 ml de 2-propanol (IPA) y lleve a cabo el proceso de sonicación durante 5 min a 40 kHz.</li>
		<li>Enjuague el s...

<ol>
	<li>Khorasaninejad, 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=Metalenses+at+visible+wavelengths:+Diffraction-limited+focusing+and+subwavelength+resolution+imaging.">Metalenses at visible wavelengths: Diffraction-limited focusing and subwavelength resolution imaging.</a> Science. 352 (6290), 1190-1194 (2016).</li><li>Chen, W. 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=A+broadband+achromatic+metalens+for+focusing+and+imaging+in+the+visible.">A broadband achromatic metalens for focusing and imaging in the visible.</a> Nature Nanotechnology. 13 (3), 220-226 (2018).</li><li>Zheng, G., 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=Metasurface+holograms+reaching+80%+efficiency.">Metasurface holograms reaching 80% efficiency.</a> Nature Nanotechnology. 10 (4), 308-312 (2015).</li><li>Devlin, R. C., Khorasaninejad, M., Chen, W. T., Oh, J., Capasso, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Broadband+high-efficiency+dielectric+metasurfaces+for+the+visible+spectrum.">Broadband high-efficiency dielectric metasurfaces for the visible spectrum.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 113 (38), 10473-10478 (2016).</li><li>Yoon, G., Lee, D., Nam, K. T., Rho, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pragmatic+Metasurface+Hologram+at+Visible+Wavelength:+The+Balance+between+Diffraction+Efficiency+and+Fabrication+Compatibility.">Pragmatic Metasurface Hologram at Visible Wavelength: The Balance between Diffraction Efficiency and Fabrication Compatibility.</a> ACS Photonics. 5 (5), 1643-1647 (2018).</li><li>Yoon, G., Lee, D., Nam, K. T., Rho, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term="Crypto-Display"+in+Dual-Mode+Metasurfaces+by+Simultaneous+Control+of+Phase+and+Spectral+Responses.">"Crypto-Display" in Dual-Mode Metasurfaces by Simultaneous Control of Phase and Spectral Responses.</a> ACS Nano. 12 (7), 6421-6428 (2018).</li><li>Ni, X., Wong, Z. J., Mrejen, M., Wang, Y., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+ultrathin+invisibility+skin+cloak+for+visible+light.">An ultrathin invisibility skin cloak for visible light.</a> Science. 349 (6254), 1310-1314 (2015).</li><li>Khorasaninejad, M., Crozier, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicon+nanofin+grating+as+a+miniature+chirality-distinguishing+beam-splitter.">Silicon nanofin grating as a miniature chirality-distinguishing beam-splitter.</a> Nature Communications. 5, 5386 (2014).</li><li>Zhang, 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=Nanoscale+beam+splitters+based+on+gradient+metasurfaces.">Nanoscale beam splitters based on gradient metasurfaces.</a> Optics Letters. 43 (2), 267 (2018).</li><li>Yoon, G., Lee, D., Nam, K. T., Rho, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geometric+metasurface+enabling+polarization+independent+beam+splitting.">Geometric metasurface enabling polarization independent beam splitting.</a> Scientific Reports. 8 (1), 9468 (2018).</li><li>Goodman, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Introduction to Fourier Optics. , (2005).</li><li>Gerchberg, R. W., Saxton, W. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+practical+algorithm+for+the+determination+of+the+phase+from+image+and+diffraction+plane+pictures.">A practical algorithm for the determination of the phase from image and diffraction plane pictures.</a> Optik. 35 (2), 237-246 (1972).</li><li>Yoon, G., Kim, I., Rho, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+in+fabrication+towards+realization+of+practical+metamaterials.">Challenges in fabrication towards realization of practical metamaterials.</a> Microelectronic Engineering. 163, 7-20 (2016).</li><li>Zhou, Z., 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=Efficient+Silicon+Metasurfaces+for+Visible+Light.">Efficient Silicon Metasurfaces for Visible Light.</a> ACS Photonics. 4 (3), 544-551 (2017).</li><li>Dammann, H., G&#246;rtler, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-efficiency+in-line+multiple+imaging+by+means+of+multiple+phase+holograms.">High-efficiency in-line multiple imaging by means of multiple phase holograms.</a> Optics Communications. 3 (5), 312-315 (1971).</li></ol>

Algunos pasos de fabricación deben llevarse a cabo cuidadosamente, para generar un metasuperficie que sea el mismo que el diseño original. En el proceso de desarrollo de resistencia, generalmente se prefiere una solución a baja temperatura. La condición estándar es la temperatura ambiente, pero la velocidad de reacción se puede reducir disminuyendo la temperatura de la solución a 0 oC. Aunque el tiempo de reacción correspondiente se hace más largo, se puede obtener un patrón más fino que con las condiciones es...

Metasurfaces que consisten en matrices de antenas bidimensionales de sublongitud han demostrado muchas funcionalidades ópticas prometedoras, tales como lentes acromáticas1,2, hologramas3,4,5 ,6, y capas ópticas7. Los componentes ópticos voluminosos convencionales se pueden reemplazar con metasuperficies ultrafinas mientras se mantienen las funcionalidades originales. Por ejemplo, un divisor de haz es un dispositivo óptico que se utiliza para separar un haz incidente en dos haces. Los divisores de haz típicos se hacen combinando dos prismas triangulares. Puesto que sus características de interfaz determinan las propiedades de división de haz, es difícil reducir el tamaño físico sin degradación funcional. Por otro lado, los divisores de haz ultrafino se pueden realizar con metasuperficies codificadas con un gradiente de fase lineal unidimensional8,9. El grosor de las metasuperficies es menor que sus longitudes de onda de trabajo, y las propiedades de separación se pueden controlar mediante la distribución de fase.
Diseñamos un divisor de haz de metasuperficie que puede generar haces de igual intensidad independientemente de los estados de polarización incidente10. Esta característica proviene de un holograma de Fourier. Debido a la imagen de dos manchas blancas sobre un fondo negro, el holograma generado desde el metasuperficie es el mismo que la imagen codificada. El holograma de Fourier no tiene una distancia focal específica, por lo que la imagen codificada se puede observar en todo el espacio detrás del metasuperficie11. Si la misma imagen de dos puntos se genera detrás del metasuperficie, también funciona como un divisor de vigas. El holograma de Fourier por el metasuperficie crea una imagen invertida, que se llama una imagen gemela, con respecto a los estados de polarización ortogonal. La imagen gemela se considera típicamente como ruido. Sin embargo, la imagen de dos puntos codificada en esta metasuperficie es de origen-simétrica, lo que resulta en una superposición perfecta de las imágenes originales y gemelas. Puesto que cualquier estado de polarización puede ser representado por una combinación lineal de polarizaciones circulares de mano derecha (RCP) y zurdas (LCP), el dispositivo descrito aquí muestra la funcionalidad independiente de polarización.
Aquí, presentamos un protocolo para la fabricación y caracterización óptica de metasuperficies dieléctricas que permite la generación de haces de igual intensidad. La distribución de fase de este dispositivo se recupera del algoritmo Gerchberg-Saxton (GS), que generalmente se utiliza para hologramas de fase12. a-Si:H de 300 nm de espesor se deposita en el sustrato de sílice fusionada, utilizando PECVD. Una máscara Cr se define en la película a-Si:H, utilizando EBL. El patrón de máscara corresponde a la distribución de fase derivada del algoritmo GS. ICP-RIE es explotado para grabar la película a-Si:H a lo largo de la máscara Cr. El resto de la máscara Cr es eliminada por Cr etchant finalizando la fabricación de la muestra. La funcionalidad óptica del metasuperficie fabricada se caracteriza por una configuración óptica personalizada. Cuando un rayo láser es incidente en el metasuperficie, el haz transmitido se separa en tres partes, a saber, dos haces difractados y un haz de orden cero. Las vigas difractadas se desvían de una extensión de la trayectoria del haz incidente, mientras que la viga de orden cero la sigue. Para verificar la funcionalidad de este dispositivo, medimos la potencia del haz, el perfil del haz y el ángulo difractado utilizando un medidor de potencia, CCD y transportador, respectivamente.
Todos los procesos de fabricación y materiales utilizados están optimizados para la funcionalidad de destino. Para las frecuencias de trabajo visibles, los tamaños de antena individuales deben ser de unos pocos cientos de nanómetros, y el material en sí debe tener una baja pérdida óptica en longitudes de onda visibles. Sólo unos pocos tipos de métodos de fabricación son aplicables al definir estructuras tan pequeñas. La fotolitografía típica, así como la escritura láser directa, son incapaces de fabricar debido al límite de difracción. Se puede utilizar el fresado de vigas iónides enfocados, pero hay problemas críticos de contaminación del galio, dependencia del diseño del patrón y velocidad de proceso lenta. Prácticamente, EBL es la única manera de facilitar la fabricación de metasuperficies trabajando a frecuencias visibles13.
Los dieléctricos son generalmente preferidos debido a la pérdida ohmica inevitable de los metales. La pérdida óptica de a-Si:H es lo suficientemente baja para nuestro propósito. Aunque la pérdida óptica de a-Si:H no es tan baja como los dieléctricos de baja pérdida como el dióxido de titanio1,4 y el silicio cristalino14,la fabricación de a-Si:H es mucho más simple. Los procesos típicos de evaporación y sputtering no son capaces de la deposición de una película a-Si:H. Por lo general, se requiere PECVD. Durante el proceso PECVD, algunos átomos de hidrógeno de los gases SiH4 y H2 quedan atrapados entre los átomos de silicio, lo que resulta en una película a-Si:H. Hay dos maneras de definir patrones a-Si:H. Una es la deposición de a-Si:H en un fotorresistente estampado, seguido por el proceso de despegue, y la otra es definiendo una máscara de grabado en la película a-Si:H, seguida por el proceso de grabado. El primero es adecuado para los procesos de evaporación, pero no es fácil depositar película a-Si:H utilizando evaporación. Por lo tanto, esta última es la forma óptima de hacer patrones a-Si:H. Cr se utiliza como el material de la máscara de grabado debido a su alta selectividad de grabado con silicio.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Plasma enhanced chemical vapor deposition</td>
			<td>BMR Technology</td>
			<td>HiDep-SC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electron beam lithography</td>
			<td>Elionix</td>
			<td>ELS-7800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E-beam evaporation system</td>
			<td>Korea Vacuum Tech</td>
			<td>KVE-E4000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inductively-coupled plasma reactive ion etching</td>
			<td>DMS</td>
			<td>-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic cleaner</td>
			<td>Honda</td>
			<td>W-113</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E-beam resist</td>
			<td>MICROCHEM</td>
			<td>495 PMMA A2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resist developer</td>
			<td>MICROCHEM</td>
			<td>MIBK:IPA=1:3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conducting polymer</td>
			<td>Showa denko</td>
			<td>E-spacer</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chromium etchant</td>
			<td>KMG</td>
			<td>CR-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>J.T. Baker</td>
			<td>925402</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-propanol</td>
			<td>J.T. Baker</td>
			<td>909502</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chromium evaporation source</td>
			<td>Kurt J. Lesker</td>
			<td>EVMCR35D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collimated laser diode module</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CPS-635</td>
			<td>wavelength: 635 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ND:YAG laser</td>
			<td>GAM laser</td>
			<td>GAM-2000</td>
			<td>wavelength: 532 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>power meter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>S120VC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CCD Camera</td>
			<td>INFINITY</td>
			<td>infinity2-2M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ND filter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>NCD-50C-4-A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Linear polarizer</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LPVISA100-MP2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lens</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LB1676</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iris</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>ID25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Circular polarizer</td>
			<td>Edmund optics</td>
			<td>88-096</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sample holder</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>XYFM1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PECVD software</td>
			<td>BMR Technology</td>
			<td>HIDEP</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

demonstration of equal-intensity beam generation by dielectric metasurfaces

Se demuestra el protocolo de fabricación y caracterización para un divisor de haz de metasuperficie, que permite la generación de haces de igual intensidad. El silicio amorfo hidrogenado (a-Si:H) se deposita en el sustrato de sílice fusionada, utilizando la deposición de vapor químico mejorada por plasma (PECVD). El silicio amorfo típico depositado por evaporación causa una pérdida óptica grave, lo que afecta la operación a frecuencias visibles. Los átomos de hidrógeno dentro de la película delgada de silicio amorfo pueden reducir los defectos estructurales, mejorando la pérdida óptica. Se requieren nanoestructuras de unos pocos cientos de nanómetros para el funcionamiento de metasuperficies en las frecuencias visibles. La fotolitografía convencional o la escritura directa con láser no es factible cuando se fabrican estructuras tan pequeñas, debido al límite de difracción. Por lo tanto, la litografía de haz de electrones (EBL) se utiliza para definir una máscara de cromo (Cr) en la película delgada. Durante este proceso, la resistencia expuesta se desarrolla a una temperatura fría para ralentizar la reacción química y hacer que los bordes del patrón sean más nítidos. Finalmente, a-Si:H se graba a lo largo de la máscara, utilizando grabado de iones reactivos plasma acopladoinamente (ICP-RIE). El método demostrado no es factible para la fabricación a gran escala debido al bajo rendimiento de EBL, pero se puede mejorar combinándolo con litografía de nanoimpresión. El dispositivo fabricado se caracteriza por una configuración óptica personalizada que consiste en un láser, polarizador, lente, medidor de potencia y dispositivo acoplado a la carga (CCD). Al cambiar la longitud de onda del láser y la polarización, se miden las propiedades de difracción. Las potencias de haz difractadas medidas son siempre iguales, independientemente de la polarización incidente, así como la longitud de onda.

Los resultados de la medición muestran la funcionalidad independiente de polarización del dispositivo presentado aquí (Figura1). Las potencias de haz medidas de las órdenes de difracción de m a 1 son iguales independientemente del estado de polarización del incidente (es decir, RCP, LCP y polarización lineal). Puesto que cualquier estado de polarización arbitraria puede ser descompuesto por la combinación lineal de RCP y LCP, la funcionalidad del dispositivo se puede mantener, indep...

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Demonstration of Equal-Intensity Beam Generation by Dielectric Metasurfaces

Demostración de la generación de haz de igual intensidad por Metasurfaces dieléctricos

Se presenta un protocolo para la fabricación y caracterización óptica de metasuperficies dieléctricas. Este método se puede aplicar a la fabricación no sólo de divisores de haz, sino también de metasuperficies dieléctricas generales, como lentes, hologramas y capas ópticas.

The fabrication and characterization protocol for a metasurface beam splitter, enabling equal-intensity beam generation, is demonstrated. Hydrogenated ...

Este protocolo proporciona un método de fabricación detallado para realizar metasuperficies de alta eficiencia, uno de los temas más importantes en el área de investigación de la metasuperficie. En comparación con otros métodos para probar la deposición de capas atómicas, esta técnica es un método de fabricación rápido y de bajo costo para realizar metasuperficies de alta eficiencia que funcionan en longitudes de onda visibles. Este protocolo se puede aplicar para fabricar metasuperficies generales como lentes, hologramas y relojes ópticos simplemente cambiando la configuración del patrón.Esta técnica puede proporcionar información sobre el campo de investigación de fotónica de silicio que utiliza micro y nanoequitaciones de silicio. El sustrato de la metasuperficie es sílice fundida. Prepare una sílice cuadrada pulida de doble cara limpia fusionada de dos centímetros en un lado.Lleve el sustrato para cargar en el sistema PECVD. Allí, en la cámara de bloqueo de carga, coloque el sustrato en la plantilla. Cierre la cámara y prepárese para operar el sistema.En el software de control, configure el proceso de deposición estableciendo la temperatura, la potencia de RF, los caudales de gas y la presión del proceso. Después de la deposición, que tarda unos 300 segundos, recuperar la muestra. Tome la muestra con silicio amorfo hidrogenado depositado a una recubridora de espín.Cargue la muestra en el portacuchillas de la recubridora de centrifugador. A continuación, obtenga una jeringa de cinco mililitros montada en un filtro que contenga PMMA con 2%anusol. Recubrir la muestra con el PMMA antes de iniciar la rotación a 2.000 RPM durante un minuto.Cuando haya terminado, transfiera la muestra a una placa caliente. Hornee la muestra a 180 grados centígrados durante cinco minutos. A continuación, retire la muestra para enfriarla durante un minuto antes de continuar.A continuación, devuelva la muestra a la recubridora de centrifugado. Utilice una pipeta de un mililitro para liberar una solución de polímero conductor en su superficie. Recubrir la muestra a 2.000 RPM durante un minuto.Cuando el recubrimiento esté completo, tome la muestra para la litografía del haz de electrones. Fije la muestra en la plantilla de la máquina. A continuación, coloque la plantilla en la cámara de la máquina y complete el proceso de carga.Pase a trabajar con la consola y prepare el sistema de litografía de haz de electrones para el procedimiento. Después de preparar el sistema, trabaje en el ordenador conectado a la consola. En este sistema, utilice la línea de comandos para convertir un archivo GDS en un archivo CEL.Cuando se convierta el archivo, escriba job para iniciar el software EBL. Utilice la línea de comandos para comprobar que el patrón deseado está en un archivo de formato CEL en el directorio actual. Escriba el trabajo para ejecutar el software.En el software, haga clic en el menú de modificación del tamaño del chip. Seleccione 600 micrómetros por 600 micrómetros. A continuación, seleccione 240.000 puntos.Guarde los cambios. A continuación, salga de esta pantalla. Ahora haga clic en el menú de creación de datos de patrón.En la ventana de comandos, escriba PS para cargar el archivo CEL del patrón. Escriba I en la ventana de comandos. A continuación, haga clic en el patrón para ampliar la imagen.Ahora ingrese ST0 en la ventana de comandos para establecer el tiempo de dosis a tres microsegundos. Introduzca SP11 para establecer el paso de exposición en una condición normal. Cree un archivo CCC introduciendo un PC y un nombre de archivo.Cuando haya terminado, haga clic en el centro del patrón. Para aplicar las condiciones de exposición, escriba CP en la ventana de comandos y haga clic en el patrón. Escriba SV y un nombre de archivo para crear un archivo CON.Salga de este menú de creación de datos de patrón introduciendo Q.Move on para hacer clic en el menú de exposición. Introduzca I y el nombre de archivo CON elegido. Establezca el valor de dosis en 2,4.Pulse el botón de escape para completar la programación. A continuación, introduzca E y haga clic en el botón de exposición para iniciar el proceso de exposición. Cuando finalice el proceso de exposición, vuelva a la consola EBL.Desactive el botón de aislamiento. Pulse el botón EX para mover el escenario. A continuación, descargue la muestra de la cámara.A continuación, prepárese para retirar el polímero conductor. Para ello, sumerge la muestra en 50 mililitros de agua desionizada durante un minuto. A continuación, mueva la muestra a una solución de 10 mililitros de isobutilo cetona metilo y alcohol isopropílico rodeado de hielo.Después de 12 minutos, retire la muestra y enjuáguela con alcohol isopropílico. Secarlo con gas nitrógeno soplado. El siguiente paso requiere un evaporador de haz de electrones.Haga que la muestra esté fijada en el soporte del evaporador y monte el soporte dentro de la cámara de evaporación. Ahora obtenga el cromo para su uso en el evaporador. Preparar el cromo tipo pieza en un crisol de grafito para la evaporación sobre la superficie de la muestra.Cargue el crisol en la cámara. A continuación, trabaje con el software para el evaporador de haz de electrones. Haga clic en el botón de bombeo de la cámara para crear un vacío en la cámara.En la sección de material, seleccione cromo. A continuación, haga clic en el botón de material para aplicar la selección. Haga clic en el botón disparador de haz E para abrir el obturador de origen.A continuación, haga clic en alta tensión. Siga esto haciendo clic en source. Utilice la flecha hacia arriba para aumentar lentamente la potencia del haz.Deténgase en la tasa de deposición objetivo. Para restablecer el medidor de espesor, haga clic en el botón cero. Haga clic en el botón del obturador principal para abrir el obturador.Supervise el medidor de espesor. Cuando el medidor alcance los 30 nanómetros, haga clic en el botón del obturador principal para cerrar el obturador. Haga clic en el obturador de haz E para cerrar el obturador de origen.Utilice la flecha hacia abajo para disminuir lentamente la potencia del haz a cero. Una vez en cero, haga clic en la fuente seguida de alto voltaje. Deje que la cámara se enfríe durante 15 minutos y luego haga clic en la ventilación.Retire la muestra de la cámara y del soporte. A continuación, tómelo para un proceso de despegue. Primero, sumérgelo en 50 mililitros de acetona durante tres minutos.Sigue esto por sonicación durante un minuto a 40 kilohercios. Enjuague la muestra con alcohol isopropílico y séquela con gas nitrógeno. En este punto, la muestra está lista para el grabado.Obtenga pegamento térmico y extiéndalo en la parte posterior de la muestra antes de fijar la muestra a la plantilla del sistema de grabado. Cargue la plantilla en el sistema de grabado. En la computadora, ajuste los caudales de gas de gas de cloro y bromuro de hidrógeno, la potencia de la fuente y el sesgo antes del grabado durante 100 segundos.Después del grabado, descargue la muestra. Con una toallita libre de polvo, retire el pegamento térmico. Sumergir la muestra en 20 mililitros de cromo etchant durante dos minutos.Luego transfiéralo a 50 mililitros de agua desionizada durante un minuto. Enjuague la muestra con agua desionizada y lléquela con gas nitrógeno. Esta es una imagen de microscopía electrónica de barrido de la parte superior de la metasuperficie.Cada una de las células tiene una base de 150 nanómetros por 80 nanómetros. La altura de la célula es de 300 nanómetros. Los detalles adicionales de las celdas son visibles en esta vista en perspectiva.Un experimento que mide la potencia del haz cuando un rayo láser de 532 nanómetros se incidencia en la metasuperficie demuestra la funcionalidad independiente de la polarización del dispositivo. Para las vigas polarizadas circularmente derechas, las vigas polarizadas linealmente y las vigas polarizadas circularmente izquierdas, la potencia en las órdenes de difracción más y menos una menos son iguales. Los experimentos con un rayo láser de 635 nanómetros producen resultados similares.El método de desarrollo es el paso más importante porque podemos controlar con precisión el proceso de desarrollo debido a la velocidad de reacción lenta. La mayoría de los errores ocurren durante los pasos de secado. Uno debe tener en cuenta que soplar fuerte es mejor que soplar débil en general.Este procedimiento se puede aplicar no sólo a las metasuperficies dieléctricas generales, sino también a la fotónica de silicio y a los sistemas mecánicos de microelectrón. Generalmente, podemos hacer nanoe estructuras delicadas mediante esta técnica para que allane el camino para abordar cómo la luz interactúa con algunas estructuras de longitud de onda. La PMMA y el vapor de la solución de desarrollo son peligrosos, por lo que los procesos que los implican deben realizarse en campanas de humo.

Research

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Preparing an Isotopically Pure 229Th Ion Beam for Studies of 229mTh

Preparación de un haz de iones isótopológicos de 229Th para estudios de 229mTh

A methodology is described to generate an isotopically pure 229Th ion beam in the 2+ and 3+ charge states. This ion beam enables one to investigate the ...