Simulation, fabrication et caractérisation de THz Absorbeurs métamatériaux
Summary
Ce protocole décrit la simulation, la fabrication et la caractérisation des absorbeurs THz métamatériaux. Ces absorbeurs, lorsqu'il est couplé avec un capteur approprié, ont des applications dans l'imagerie THz et spectroscopie.
Abstract
Les métamatériaux (MM), des matériaux artificiels conçus pour avoir des propriétés qui ne peuvent être trouvés dans la nature, ont été largement explorée depuis la première démonstration expérimentale théorique 1 et 2 de leurs propriétés uniques. MMs peut fournir une réponse électromagnétique hautement contrôlable, et à ce jour ont été mis en évidence dans toutes les gammes de technologies pertinentes spectrale y compris les 3 optique, le proche infrarouge 4, mi IR 5, THz 6, ondes millimétriques 7, 8 et micro-ondes de radio 9 bandes. Les applications comprennent les lentilles parfaites capteurs 10, 11, 12, télécommunications capes d'invisibilité filtres 13 et 14,15. Nous avons récemment développé une seule bande 16, bi-bande 17 et 18 appareils à large bande d'absorption THz métamatériaux capables de plus de 80% d'absorption au pic de résonance. Le concept d'un absorbeur de MM especially importante aux fréquences THz où il est difficile de trouver de solides sélectifs en fréquence THz absorbeurs 19. Dans notre absorbeur du rayonnement THz MM est absorbé dans une épaisseur d'environ λ/20, surmonter la limitation de l'épaisseur quart d'onde absorbeurs traditionnels. Absorbeurs MM se prêtent naturellement à des applications de détection THz, tels que les capteurs thermiques, et s'ils sont intégrés à des sources THz appropriés (LCQ, par exemple), pourrait conduire à des systèmes compacts, hautement sensible, à faible coût, en temps réel des systèmes d'imagerie THz.
Introduction
Ce protocole décrit la simulation, la fabrication et la caractérisation de bande unique et amortisseurs à large bande THz MM. Le dispositif, représenté sur la figure 1, se compose d'une croix métallique et une couche diélectrique au-dessus d'un plan de masse métallique. La structure en forme de croix est un exemple d'un anneau résonateur électrique (TRE) et 20,21 couples fortement à champs électriques uniformes, mais de façon négligeable à un champ magnétique. En couplant l'ERR avec un plan de masse, la composante magnétique de l'onde incidente THz induit un courant dans les sections de l'ERR qui sont parallèles à la direction du champ E. La réponse électrique et magnétique peut alors être réglé de manière indépendante et l'impédance de la structure adaptée à l'espace libre en faisant varier la géométrie du TRE et la distance entre les deux éléments métalliques. Comme le montre la Figure 1 (d), la symétrie de la structure est dans une réponse insensible à la polarisation d'absorption.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ce protocole décrit la simulation, la fabrication et la caractérisation des absorbeurs THz métamatériaux. Il est essentiel de tels sous-longueur d'onde structures sont simulées avec précision avant tout effort s'est engagé à des procédés de fabrication coûteux. Lumerical simulations FDTD fournir des informations non seulement sur le spectre d'absorption mm mais également l'emplacement de l'absorption, les connaissances essentielles pour faciliter le placement d'un transducteur et d…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail est soutenu par le génie et sciences physiques Research Council subvention nombre EP/I017461/1. Nous tenons également à souligner la contribution joué par le personnel technique du Centre James Watt Nanofabrication.
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalogue Number | Comments |
| Lumerical FDTD | Lumerical | ||
| Silicon wafer | IDB technologies | Single sided polished | |
| Plassys 450 MEB evaporator | Plassys Bestek | ||
| VM651 Primer | Dupont | ||
| PI2545 | Dupont | ||
| Methyl Isobutyl Ketone | Sigma-Aldrich | ||
| Isopropanol | Sigma-Aldrich | ||
| Plasmaprep5 barrel Asher | Gala Instrumente | ||
| VB6 UHR EWF electron beam writer | Vistec | ||
| Tanner L-Edit | Tanner Inc. | ||
| Layout Beamer | GenISys Inc. | ||
| Polymethyl methacrylate (PMMA) | Sigma-Aldrich | 293261 Sigma-Aldrich | |
| IFV 66v/s FTIR | Bruker | ||
| Pike 30spec reflection unit | Pike Technologies | ||
| Hg arc lamp | Bruker | ||
| Au mirror | Thor Labs | PF05-03-M01 | |
| Leica INM20 Optical Microscope | Leica microsystems | ||
| 6 mm Mylar Beamsplitter | Bruker |
References
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