Questo protocollo fornisce un metodo di fabbricazione dettagliato per realizzare metasuperfici ad alta efficienza, una delle questioni più importanti nell'area di ricerca della metasuperficie. Rispetto ad altri metodi per testare la deposizione di strati atomici, questa tecnica è un metodo di fabbricazione veloce e a basso costo per realizzare metasuperfici ad alta efficienza che lavorano a lunghezze d'onda visibili. Questo protocollo può essere applicato a fabbricare metasuperfici generali come lenti, ologrammi e orologi ottici semplicemente modificando la configurazione del modello.
Questa tecnica può fornire informazioni sul campo di ricerca della fotonica al silicio che utilizza micro e nano strutture di silicio. Il substrato per la metasuperficie è la silice fusa. Preparare una silice quadrata lucidata a doppio lato pulita di due centimetri su un lato.
Portare il substrato a caricare nel sistema PECVD. Lì nella camera di blocco del carico, posizionare il substrato sulla giga. Chiudere la camera e prepararsi a far funzionare il sistema.
Nel software di controllo, impostare il processo di deposizione impostando la temperatura, la potenza RF, le portate del gas e la pressione di processo. Dopo la deposizione, che richiede circa 300 secondi, recuperare il campione. Portare il campione con silicio amorfo idrogenato depositato su uno spin coater.
Caricare il campione sul portacampioni dello spin coater. Quindi, ottenere una siringa da cinque millilitri montata sul filtro contenente PMMA con 2%anusolo. Rivestire il campione con il PMMA prima di iniziare la rotazione a 2.000 giri/min per un minuto.
Al termine, trasferire il campione su una piastra calda. Cuocere il campione a 180 gradi Celsius per cinque minuti. Quindi, rimuovere il campione per raffreddarlo per un minuto prima di continuare.
Quindi restituire il campione allo spin coater. Utilizzare una pipetta da un millilitro per rilasciare una soluzione polimerica conduttore sulla sua superficie. Rivestire il campione a 2.000 giri/min per un minuto.
Al termine del rivestimento, prendere il campione per la litografia a fascio di elettroni. Avere il campione fissato sulla giga per la macchina. Quindi mettere la giga nella camera della macchina e completare il processo di caricamento.
Passare al lavoro con la console e preparare il sistema di litografia a fascio di elettroni per la procedura. Dopo aver preparato il sistema, lavorare sul computer collegato alla console. In questo sistema, utilizzare la riga di comando per convertire un file GDS in un file CEL.
Quando il file viene convertito, immettere il processo per avviare il software EBL. Utilizzare la riga di comando per verificare che il modello desiderato si trova in un file in formato CEL nella directory corrente. Immettere il processo per eseguire il software.
Nel software fare clic sul menu di modifica delle dimensioni del chip. Selezionare 600 micrometri per 600 micrometri. Selezionare quindi 240.000 punti.
Salvare le modifiche. Quindi esci da questa schermata. Ora fai clic sul menu di creazione dei dati del modello.
Nella finestra di comando immettere PS per caricare il file CEL del modello. Immettere I nella finestra di comando. Quindi fare clic sul motivo per ingrandire l'immagine.
Immettere ora ST0 nella finestra di comando per impostare il tempo di dose su tre microsecondi. Immettere SP11 per impostare l'intonazione di esposizione su una condizione normale. Creare un file CCC immettendo un PC e un nome di file.
Al termine, fare clic sul centro della serie. Per applicare le condizioni di esposizione, immettete CP nella finestra di comando e fate clic sul modello. Immettere SV e un nome di file per creare un file CON.
Uscite dal menu di creazione dati serie immettendo Q.Move per fare clic sul menu di esposizione. Immettere I e il nome file CON scelto. Impostare il valore della dose su 2.4.
Premi il pulsante di fuga per completare il programma. Quindi inserire E e fare clic sul pulsante di esposizione per avviare il processo di esposizione. Al termine del processo di esposizione, tornare alla console EBL.
Disattivare il pulsante di isolamento. Premere il tasto EX per spostare il palco. Quindi scaricare il campione dalla camera.
Quindi, prepararsi a rimuovere il polimero conduttivo. Fallo immergendo il campione in 50 millilitri di acqua deionizzata per un minuto. Quindi spostare il campione in una soluzione da 10 millilitri di metil isobutile chetone e alcol isopropile circondato da ghiaccio.
Dopo 12 minuti, rimuovere il campione e sciacquarlo con alcol isopropile. Asciugarlo con gas azoto soffiato. Il passo successivo richiede un evaporatore a fascio di elettroni.
Avere il campione fissato sul supporto dell'evaporatore e montare il supporto all'interno della camera di evaporazione. Ora prendi il cromo per l'uso nell'evaporatore. Preparare il cromo di tipo pezzo in un crogiolo di grafite per l'evaporazione sulla superficie del campione.
Caricare il crogiolo nella camera. Successivamente, lavorare con il software per l'evaporatore a fascio di elettroni. Fate clic sul pulsante di pompaggio della camera per creare un vuoto nella camera.
Nella sezione materiale, selezionate cromo. Quindi fare clic sul pulsante materiale per applicare la selezione. Fare clic sul pulsante dell'otturatore del fascio E per aprire l'otturatore sorgente.
Quindi, fare clic su alta tensione. Seguire questa procedura facendo clic su origine. Utilizzare la freccia verso l'alto per aumentare lentamente la potenza del fascio.
Fermati al tasso di deposizione target. Per reimpostare l'indicatore di spessore, fare clic sul pulsante zero. Fare clic sul pulsante dell'otturatore principale per aprire l'otturatore.
Monitorare l'indicatore di spessore. Quando il misuratore raggiunge i 30 nanometri, fare clic sul pulsante dell'otturatore principale per chiudere l'otturatore. Fare clic su E dell'otturatore del fascio per chiudere l'otturatore di origine.
Utilizzare la freccia verso il basso per ridurre lentamente la potenza del fascio a zero. Una volta a zero, fai clic sulla sorgente seguita dall'alta tensione. Lasciare raffreddare la camera per 15 minuti, quindi fare clic su sfiato.
Rimuovere il campione dalla camera e dal supporto. Quindi, prendilo per un processo di decollo. Per prima cosa, immergerlo in 50 millilitri di acetone per tre minuti.
Segui questo per sonicazione per un minuto a 40 kilohertz. Risciacquare il campione in alcol isopropile e asciugarlo con gas azoto. A questo punto, il campione è pronto per l'incisione.
Ottenere la colla termica e stenderla sul retro del campione prima di attaccare il campione alla giga del sistema di incisione. Caricare la giga nel sistema di incisione. Al computer, impostare le portate del gas cloro e del gas bromuro di idrogeno, la potenza di sorgente e la distorsione prima dell'incisione per 100 secondi.
Dopo l'incisione, scaricare il campione. Con una salvietta senza polvere, rimuovere la colla termica. Immergere il campione in 20 millilitri di cromo incisore per due minuti.
Quindi trasferirlo a 50 millilitri di acqua deionizzata per un minuto. Risciacquare il campione con acqua deionizzata e asciugarlo con gas azoto. Questa è un'immagine di microscopia elettronica a scansione della parte superiore della metasuperficie.
Ognuna delle cellule ha una base che è di 150 nanometri per 80 nanometri. L'altezza della cellula è di 300 nanometri. Ulteriori dettagli delle celle sono visibili in questa vista prospettica.
Un esperimento che misura la potenza del fascio quando un raggio laser di 532 nanometri è incidente sulla metasuperficie dimostra la funzionalità indipendente dalla polarizzazione del dispositivo. Per le travi polarizzate circolare destra, le travi polarizzate linearmente e le travi polarizzate circolari a sinistra, la potenza al più e al meno un ordine di diffrazione è uguale. Esperimenti con un raggio laser di 635 nanometri danno risultati simili.
Il metodo di sviluppo è il passo più importante perché possiamo controllare con precisione il processo di sviluppo a causa della lenta velocità di reazione. La maggior parte dei guasti si verifica durante le fasi di asciugatura. Bisogna tenere a mente che soffiare forte è meglio che soffiare debole in generale.
Questa procedura può essere applicata non solo alle metasuperfici dielettriche generali, ma anche alla fotonica al silicio e ai sistemi meccanici a microelettronica. Generalmente, possiamo creare delicate nanostrutture con questa tecnica in modo che apra la strada ad affrontare il modo in cui la luce interagisce con alcune strutture a lunghezza d'onda. Il PMMA e il vapore della soluzione di sviluppo sono entrambi pericolosi, quindi i processi che li coinvolgono devono essere eseguiti in cappe aspiranti.
