テラヘルツメタマテリアルにおける変位電流仲介共鳴のためのナノピラーベースのスプリットリング共振器の作製

テラヘルツ（テラヘルツ）メタマテリアル（MMS）は、生物医学的センサーと周波数アジャイル装置^{1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11}のために開発されています。テラヘルツMMセンサの感度と周波数選択性を向上させるために、ナノピラーベースのスプリットリング共振器（SRR）は、（超高品質因子を有するテラヘルツ共鳴を励起するためにナノピラーアレイを金（Au）の内部で発生する変位電流を使用して設計されていますQ因子）（〜450）（ 図^1）12。ナノピラーベースのSRRは、高Q値および有望なセンシング能力、そのようなnanostructurの製造を示しているにもかかわらず大面積にわたって高アスペクト比（40以上）とナノスケールのギャップ（サブ10 nm）を持つESが困難な¹³のまま。

ナノスケール構造体を製造するために最も一般的に使用される技術は、電子ビームリソグラフィ^{（EBL）14、15、16、17}です。しかしながら、EBLの解像度静止によるビームスポットサイズ、電子散乱、レジストの特性、及び現像工程^18、19に限定されます。また、原因遅い処理時間に大きな面積にわたってEBLを用いてナノ構造体を作製するのは実用的ではなく、大規模なプロセス^20がかかり。ナノ構造を達成するための別の戦略は、自己組織化技術^21,22を使用することです。溶液と、utilの中で自己集合金属ナノキューブ（NCS）によります静電相互作用とのNC間のポリマーリガンドの結合をizing、ナノスケールのギャップをきちんと整理1次元NCアレイは^、23を達成することができます。ナノギャップの大きさは、NCの間にポリマーリガンドに依存し、異なる分子量^24、25、26と異なるポリマー材料を適用することによって制御することができます。自己組織化は、スケーラブルでコスト効率の高いナノ構造体^23を実現^するため^の強力な手法です。しかし、製造プロセスは、従来のマイクロ及びナノ製造工程に比べて複雑であり、ナノギャップの大きさの制御は、電子デバイス用途のために十分に正確ではありません。 ⅰ）製造プロセスを適用することが容易であり、慣例と互換性があります正常にナノピラーベースのSRRを製造するためには、新規の製造方法は、以下の目標を達成するために考案されるべきですアルマイクロおよびナノ製造プロセス。 ⅱ）大面積にわたって製作が適用されます。 iii）は、ナノギャップの大きさを容易かつ正確に0.1 nmの分解能で制御することができ、10nm以下に縮小することができます。

新規な製造方法はナノピラーベースのSRRを製造するために電気めっきプロセスの組み合わせと原子層堆積（ALD）プロセスを用いて実証されます。電気めっきは、低コストの自己充填プロセスであるため、大面積にわたって構造を作製することは容易です。 ALDは、正確に処理中の反応サイクルにより制御することができる化学蒸着（CVD）プロセスです。 ALD薄膜の分解能は0.1nmであることができ、薄膜は、ナノスケールのギャップ^27、28を作成するのに適した高品質で均一にコーティングされます。 10ナノメートルのギャップ以下でナノピラーベースSRRアレイが正常に6 mmの×6mmの領域上に製造することができます。両方のimulatedと測定されたテラヘルツ透過スペクトルは、変位電流によって媒介ナノピラーベースSRRの実行可能性を証明する、Q値と大きな周波数シフト超で共振挙動を示します。詳細な製造プロセスは、プロトコルセクションに説明されており、ビデオプロトコルは、開業医が、製造プロセスを理解し、ナノピラーベースSRRの製造に関連する一般的なミスを回避するのに役立つことができます。