Assuntos Cobertos
Fundo
Introdução
A Importância da Alta velocidade Interconecta para o Transporte da Informação e da Energia
Vantagens das Interconexões ópticas
Interconecta Baseado no Metal Nanostructures
Plasmon-Polaritons De Superfície de Investigação Usando a Microscopia Óptica de Varredura de Nearfield
Investigando a Propagação do Plasmon-Polaritons De Superfície em um Filme Modelado do Golfe
Sumário
Fundo
WITec é um fabricante da instrumentação de capacidade elevada para as aplicações científicas e industriais centradas sobre soluções novas para a Microscopia Óptica e da Exploração da Ponta De Prova.
Introdução
A pesquisa da Eletrônica de Nanoscale e do Grupo de Photonics de Prof. Brongersma na Universidade de Stanford é centrada sobre a fabricação e a caracterização de dispositivos eletrônicos e ópticos nanômetro-feitos sob medida. Neste campo, o Prof. Brongersma está investigando as propriedades ópticas de nanostructures metálicos. Estas estruturas exploram as propriedades originais de excitações do plasmon em superfícies metálicas para fornecer a possibilidade de limitar, de transmitir e de manipular a luz em uma escala distante menor do que o comprimento de onda dos fotão do incidente.
A Importância da Alta velocidade Interconecta para o Transporte da Informação e da Energia
Para as revelações futuras na nanotecnologia, é essencial fornecer os canais de comunicação que permitem o transporte da informação controlada e da energia a nível do nanômetro. O projecto de uma rede densa de eletrônico interconecta que pode ligar junto números enormes de dispositivos do nanoscale em uma microplaqueta não é uma tarefa trivial. As Reduções no passo e no secção transversal de metálico interconectam causam o aquecimento local e um aumento na constante de tempo de RC (atraso) de estruturas interconectadas.
Vantagens das Interconexões ópticas
As Interconexões ópticas não exibem tais problemas. Além Disso, as interconexões ópticas têm uma capacidade de carga muito mais alta da informação devido a sua freqüência de funcionamento mais alta. Infelizmente, as interconexões ópticas convencionais não reduzem proporcionalmente bem. A redução de componentes ópticos dieléctricos é limitada em tamanho fundamental pelo limite de difracção de luz. Fornecer um mecanismo que permitisse a interconexão óptica com os nanodevices individuais além do grupo de limites pela difracção expandiria tremenda as capacidades de processamento da informação de estruturas do nanoscale.
Interconecta Baseado no Metal Nanostructures
Os nanostructures do Metal possuem frequentemente exactamente a combinação direita de propriedades eletrônicas e ópticas para abordar estas edições a fim realizar o sonho de umas velocidades de processamento significativamente mais rápidas. Os metais de uso geral na interconexão elétrica tal como o Cu e o Al permitem a excitação do plasmon-polaritons de superfície (SPPs). O SPPs é as ondas eletromagnéticas que propagam ao longo de uma relação do metal-dielétrico e é acoplado aos elétrons livres no metal.
Plasmon-Polaritons De Superfície de Investigação Usando a Microscopia Óptica de Varredura de Nearfield
A fim investigar este o plasmon-polaritons de superfície (SPPs), o grupo de Prof. Brongersma usa o microscópio óptico alpha300 S. do nearfield da exploração de WITec. Para experiências nos medidores de ondas plasmonic, a Eletrônica de Nanoscale e o Grupo de Photonics em Stanford alteraram o alpha300 S em um microscópio da escavação de um túnel da exploração do fotão (PSTM). No PSTM, o SPPs pode ser entusiasmado ao longo de uma estrutura ou de uma interconexão do metal centrando-se um laser da excitação sobre a estrutura usando um objetivo do microscópio. A propagação do SPPs pode ser imaged usando uma ponta de prova microfabricated do SNOM-modilhão de WITec. Estas pontas de prova têm uma abertura do secundário-comprimento de onda (diâmetro de aproximadamente 50 nanômetro) no vértice de uma ponta piramidal oca com que a luz pode ser dispersada, recolhido, e então ser dirigida para um fotodetector, tal como uma câmara de ar de photomultiplier. O sinal detectado fornece uma medida da intensidade de luz local directamente debaixo da ponta, e fazendo a varredura a ponta sobre a superfície de metal, a propagação do SPPs pode ser imaged. A definição óptica realizável com o alpha300 S está na escala de 50 -100 nanômetro.
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Figura 1. (a) imagem de SEM de um filme do Au em que um grating de Bragg foi fabricado usando MENTIR. (b) Imagem de PSTM de uma onda dos SPP lançada ao longo do filme do metal para o grating de Bragg. A reflexão traseira dos SPP dos resultados grating de Bragg na observação de um teste padrão de interferência da onda ereta.
Investigando a Propagação do Plasmon-Polaritons De Superfície em um Filme Modelado do Golfe
A operação do alpha300 S no modo de PSTM pode ser ilustrada investigando a propagação do SPPs em um filme modelado do Au (Fig. 1a). Aqui, um feixe de íon focalizado (FIB) foi usado para definir uma série de sulcos paralelos, que servem como um grating de Bragg para reflectir ondas dos SPP. O Fig. mostras do 1b uma imagem de PSTM do SPP acena entusiasmado com um laser do comprimento de onda de 780 nanômetro e dirigido para o grating de Bragg. A reflexão traseira dos SPP dos resultados grating no teste padrão de interferência da onda ereta observado na imagem. Deste tipo de experiência, o comprimento de onda do SPPs pode ser determinado em uma maneira directa e ser comparado à teoria.
A litografia de feixe de Elétron foi usada para gerar 55 listras grossas do Au do nanômetro em uma placa2 de vidro de SiO com as larguras da listra que variam de 50 nanômetro ao µm 5. As listras do Au são ideais para estudos fundamentais do transporte do medidor de ondas como são fáceis de fabricar, não oxidam, e exibem uma resposta plasmonic qualitativa similar ao Cu e o Fig. 2a do Al. mostra uma micrografia óptica de um dispositivo típico que consiste em uma grande área do Au de que o SPPs pode ser lançado em listras do metal da largura de variação. Uma imagem da microscopia de elétron (SEM) da exploração de uma listra larga de 250 nanômetro é mostrada como inserir. A seta vermelha mostra esquematicamente como a luz é lançada de um ponto de laser focalizado em uma 1 listra larga do µm. Figos. 2b, 2c, e 2d imagens da mostra PSTM do SPPs entusiasmado em 780 nanômetro e propagação ao longo µm 3,0 do µm, 1,5, e 0,5 listras largas do Au do µm, respectivamente. A listra larga de 3,0 µm pode ser usada para propagar sinais sobre diversos dez dos mícrons.
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Figura 2. (a) imagem Óptica da microscopia de uma carcaça2 de SiO com uma disposição de listras do Au anexadas a um grande launchpad gerado pela litografia de feixe de elétron. A seta vermelha ilustra o lançamento do SPP em uma 1 listra larga do µm. (b, c, e d) imagens de PSTM do SPPs entusiasmado em 780 nanômetro e propagação ao longo µm 3,0 do µm, 1,5, e 0,5 listras largas do Au do µm, respectivamente.
Sumário
Com o alpha300 S usado no modo de PSTM, é possível à propagação dos SPP da imagem directamente em estruturas e em dispositivos plasmonic de uma arquitetura mais complexa determinar seu comportamento. Isto é bastante diferente dos procedimentos típicos da caracterização para os dispositivos fotónicos em que o dispositivo é considerado como uma caixa negra com portas de entrada e de saída. Nesses casos, a operação do dispositivo é pressupor das respostas medidas em portas de saída aos estímulos diferentes fornecidos nas portas de entrada. O PSTM fornece uma vantagem clara fornecendo um método directo para observar os funcionamentos internos de dispositivos plasmonic, oferecendo um auge dentro da caixa.
Source: Guia no Nanoscale - Relatório do Cliente por WITec
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