Simulación, Fabricación y Caracterización de THz Amortiguadores metamateriales
Summary
Este protocolo describe la simulación, fabricación y caracterización de THz amortiguadores metamateriales. Estos amortiguadores, cuando se combina con un sensor apropiado, tener aplicaciones en THz imagen y espectroscopía.
Abstract
Los metamateriales (MM), materiales artificiales diseñados para tener propiedades que no pueden ser encontrados en la naturaleza, han sido ampliamente explorada desde la primera demostración teórica y experimental 1 2 de sus propiedades únicas. MMS puede proporcionar una respuesta electromagnética altamente controlable, y hasta la fecha se han demostrado en cada rango espectral tecnológicamente pertinente, incluyendo la óptica 3, cerca de IR 4, mediados IR 5, THz 6, 7 mm de onda, microondas 8 y 9 bandas de radio. Las aplicaciones incluyen lentes perfectas 10, 11 sensores, telecomunicaciones 12, 13 capas de invisibilidad y filtros de 14,15. Recientemente hemos desarrollado sola banda 16, banda dual de banda ancha 17 y 18 dispositivos THz metamateriales absorbentes capaces de absorción mayor del 80% en el pico de resonancia. El concepto de un absorbedor de MM es especiallimportante y en las frecuencias de THz en los que es difícil encontrar fuertes frecuencias de THz absorbentes selectivos 19. En nuestro absorbedor de la radiación THz MM se absorbe en un espesor de ~ λ/20, superando la limitación de espesor de absorbedores tradicionales cuarto de longitud de onda. Amortiguadores MM naturalmente se prestan a aplicaciones de detección de THz, tales como sensores térmicos, y si se integra con fuentes adecuadas de THz (QCL, por ejemplo), podría conducir a compacto, de alta sensibilidad, bajo costo, en tiempo real, sistemas de imagen de THz.
Introduction
Este protocolo describe la simulación, fabricación y caracterización de banda única y absorbentes de banda ancha MM de THz. El dispositivo, que se muestra en la Figura 1, consta de una cruz de metal y una capa dieléctrica en la parte superior de un plano de tierra metálico. La estructura en forma de cruz es un ejemplo de un anillo resonador eléctrico (ERR) 20,21 y un fuerte acoplamiento a campos eléctricos uniformes, pero de manera insignificante a un campo magnético. Por el emparejamiento de la ERR con un plano de tierra, el componente magnético de la onda incidente THz induce una corriente en las secciones de la ERR que son paralelas a la dirección del campo E. La respuesta eléctrica y magnética a continuación, se puede ajustar de forma independiente y la impedancia de la estructura corresponde al espacio libre mediante la variación de la geometría de la ERR y la distancia entre los dos elementos metálicos. Como se muestra en la Figura 1 (d), la simetría de las estructura resulta en una respuesta de polarización absorción insensible.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este protocolo describe la simulación, fabricación y caracterización de THz absorbedores metamateriales. Es esenciales tales sub-longitud de onda estructuras son simuladas con precisión antes de que cualquier esfuerzo se ha comprometido a procedimientos de fabricación costosos. Lumerical simulaciones FDTD proporcionan información no sólo en el espectro de absorción MM, sino también la ubicación de la absorción, el conocimiento esencial para ayudar a la colocación de un transductor y obtener la máxima respue…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo es apoyado por la Ingeniería y Ciencias Físicas del Consejo de Investigación el número de concesión EP/I017461/1. También queremos reconocer la contribución que desempeña el personal técnico del Centro de Nanofabricación James Watt.
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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