Beata StaÅkiewicz - Instytut Fizyki
Beata StaÅkiewicz - Instytut Fizyki Beata StaÅkiewicz - Instytut Fizyki
E.41 Pierwszy eksperymentalny pokaz – pojedyncza warstwa metamateriału Pierwszy eksperymentalny, tj. realny pokaz ujemnego załamania dla zakresu widzialnego zaprezentowano, w tym samym czasie, dla dwóch róŜnych geometrii struktur metalowo–dielektrycznych. Były nimi pary metalowych prętów oddzielonych warstwą dielektryczna [109] oraz system odwrotny, czyli pary przestrzeni dielektrycznych ułoŜonych w strukturę metal—dielektryk—metal [109] (rys. E.41). W pierwszym przypadku, matrycę par równoległych, złotych prętów o grubości 50 nm oddzielonych 50 nm przestrzenią SiO 2 , wytworzono przy uŜyciu litografii wiązek molekularnych (electron-beam lithography (EBL)). Połączone pręty, stanowiące podstawę uzyskania ujemnego współczynnika załamania, wykazały go dla długości FEM 1,5 µm i wyniósł on w przybliŜeniu n’≈ −0,3 [109]. W kolejnych pracach naukowych (stosując litografię interferencyjną (IL) oraz źródła emitującego fale o długości 355 nm), zdefiniowano 2D matryce ,dziurawych’ struktur wielowarstwowych (dielektryczna warstwa Al 2 O 3 o grubości 60 nm umieszczona między dwiema warstwami złota Au o grubości 30 nm). Eksperyment ten wykazał istnienie ujemnego współczynnika załamania dla długości fali ok. 2 µm i wynosił on n’ ≈ −2 [109]. Rys. E.41 Pierwsze eksperymenty ze strukturą wykazującą ujemny współczynnik załamania dla zakresu optycznego; a) schemat matrycy par złotych nanorurek oddzielonych warstwą SiO 2 ; b) obraz pola emisyjnego, pochodzący ze skaningowego mikroskopu elektronowego, dla struktury (Au(50nm)–SiO 2 (50nm)–Au(50nm), układanej stogowo), ujemny współczynnik załamania wykazano dla długości fali stosowanej w telekomunikacji; c) schemat multiwarstwowej struktury, składającej się z warstw dielektrycznych, oszadzanych między dwiema metalowymi foliami perforowanymi, ze szklaną dziurą w swym wnętrzu; d) obraz pochodzący ze skaningowego mikroskopu elektronowego struktury (Au(30nm)–Al 2 O 3 (60 nm)– Au(30nm) − warstwy układane stogowo), wykazującej istnienie ujemnego współczynnika załamania dla długości fali ok. 2 µm (na podstawie [109]). 88
E.42 Metody otrzymywania metamateriałów 2D I STANDARDOWA METODA – litografia wiązek elektronowych e (electron– beam litography ― (EBL)) W metodzie tej wykorzystuje się wiązki elektronowe, które padają na wybraną powierzchnię. Szerokość wiązek jest rzędu nanometrów, co pozwala uznać tę metodą za technologię nanoskpową. EBL to seryjny proces, w którym wiązka elektronowa skanuje powierzchnię próbki. Przez ostatnie dwa lata z powodzeniem wytwarzano róŜne struktury (charakteryzujące się ujemnym współczynnikiem załamania) przy zastosowaniu metody EBL, a róŜne zespoły badawcze z powodzeniem przeprowadzały na nich eksperymentalne badania. Najlepszy wynik dla ujemnego współczynnika załamania dla długości fali stosowanej w telekomunikacji, osiągnęła grupa badawcza z Uniwersytetu w Karlsruhe we współpracy z grupą z Uniwersytetu Stanu Iowa w 2006 roku [109] dla struktury „sieci rybnej-(fishnet)” [110]. Tworzyła ją tablica prostopadłych, dielektrycznych mikroelementów umieszczonych w równoległych metalowych foliach. Dla struktury „fishnet” − stała sieci wynosząca 600 nm (w formie kanapkowej, tzn. Ag [45 nm]–MgF 2 [30 nm]−Ag [45 nm]) wykazano istnienie ujemnego współczynnika załamania n’ = −2 dla λ ≈ 1, 45 µm. Dalsze badania zaowocowały wykazaniem przez dwie grupy badawcze meta materiału o ujemnym współczynniku załamania dla zakresu widzialnego: grupa z Karlsruhe otrzymała ośrodek z n’ = – 0,6 dla λ ≈ 780 nm, a grupa z Purdue University otrzymała ośrodek z n’ = − 0.9, n’ = −1.1 dla λ = 770 nm oraz λ ≈ 810 nm [109]; patrz rys. I. Mimo, Ŝe metoda EBL jest powszechnie stosowana do nadruku relatywnie małych powierzchni, ostatnio rozpoczęto produkować równieŜ długie powierzchnie metamateriałów dielektrycznych [111]. W tym podejściu zastosowanie warstw o zmiennej dyspersji znacznie zmniejsza błędy seryjnego procesu nadruku i umoŜliwia tym samym produkcje dobrej jakości struktur. Wytwarzanie materiałów o ujemnym współczynniku załamania dla częstotliwości optycznych jest zadaniem bardzo ambitnym, gdyŜ wymaga uzyskania próbek o niewielkiej periodyczności (bliskiej lub mniejszej od 300 nm) oraz nanoskopowych rozmiarów (poniŜej kilku dziesiątek nm). Odkąd moŜliwym stała się fabrykacja niewielkich fragmentów materiałów (rzędu 100 µm × 100 µm) w umiarkowanie krótkim czasie i po rozsądnych kosztach, EBL nie stanowi juŜ rozwiązania proponowanego przy produkcji metamateriałów o duŜej skali integracji (poŜądanych w zastosowaniach). Rys I Obraz pochodzący ze skaningowego mikroskopu elektronowego przedstawiający „nano sieć rybną-fishnet” wytworzoną przy uŜyciu metody EBL; a) ujemny współczynnik załamania uzyskany przez grupę z Karlsruhe (n’ = − 0.6 dla λ≈ 780 nm, warstw Ag(40 nm)–MgF 2 (17 nm)–Ag(40 nm) układanych w stos, stała sieci 300 nm); b) grupę z Uniwersytetu Purdue’a (n’= − 0.9 dla λ ≈ 772 nm, warstw Ag(33 nm)–Al 2 O 3 (38 nm)–Ag(33 nm) układanych w stos, stała sieci 300 nm) (na podstawie [111]). 89
- Page 37 and 38: Wyniki obliczeń numerycznych trans
- Page 39 and 40: Rys. II Mapy transmisji T(λ̃, θ)
- Page 41 and 42: Rys. IV Mapy transmisji T(λ̃, θ)
- Page 43 and 44: 3.4 Wielowarstwowy ośrodek z mater
- Page 45 and 46: Rys. VII Mapy transmisji T(λ̃, θ
- Page 47 and 48: Rys. IX Mapy transmisji T(λ̃, θ)
- Page 49 and 50: Rys. XI Mapy transmisji T(λ̃, θ)
- Page 51 and 52: o Pasma wysokiej transmisji supersi
- Page 53 and 54: Program Thue-MorseSuper.exe moŜe p
- Page 55 and 56: Trzecia metoda jest ściśle związ
- Page 57 and 58: DODATEK B B.1. FRAKTALE Twórca teo
- Page 59 and 60: B.2. Wymiar fraktalny- co to właś
- Page 61 and 62: określone dla ograniczonych i domk
- Page 63 and 64: DODATEK C C.1.Wybrane wstępne wyni
- Page 65 and 66: Rys. C.3 Mapy transmisji T(λ̃, θ
- Page 67 and 68: DODATEK D Supersieci THUE-MORSE’A
- Page 69 and 70: D.1 Światło spolaryzowane w wielo
- Page 71 and 72: Ze względu na to, iŜ powyŜsze po
- Page 73 and 74: gdzie dla D q=1 = D 1 dane wyraŜen
- Page 75 and 76: DODATEK E Metamateriały, wybrane z
- Page 77 and 78: Fakt występowania i załamania fal
- Page 79 and 80: słowy, materiał składa się z si
- Page 81 and 82: W przeciwieństwie do opisanego pow
- Page 83 and 84: Kombinacja równań (E.34) oraz (E.
- Page 85 and 86: Rys. E.35 Wyniki symulacji map pola
- Page 87: W przypadku małych SSR-ów, nieide
- Page 91 and 92: Rys. II Obraz uzyskany ze skaningow
- Page 93 and 94: Rys. IV a) Schemat (widok z boku) p
- Page 95 and 96: Rys. VI Obraz uzyskany ze skaningow
- Page 97 and 98: Podsumowanie Wytwarzanie metamateri
- Page 99 and 100: 14. L. Novotny, B. Hecht, Principle
- Page 101 and 102: 43. P. Markos, C. M. Soukoulis, Lef
- Page 103 and 104: Prelomleniya i Otrazheniya (Unusual
- Page 105: 114. S.Y. Chou, P.R. Krauss, P.J. R
E.41 Pierwszy eksperymentalny pokaz – pojedyncza warstwa<br />
metamateriału<br />
Pierwszy eksperymentalny, tj. realny pokaz ujemnego załamania dla zakresu<br />
widzialnego zaprezentowano, w tym samym czasie, dla dwóch róŜnych geometrii<br />
struktur metalowo–dielektrycznych. Były nimi pary metalowych prętów<br />
oddzielonych warstwą dielektryczna [109] oraz system odwrotny, czyli pary<br />
przestrzeni dielektrycznych ułoŜonych w strukturę metal—dielektryk—metal [109]<br />
(rys. E.41).<br />
W pierwszym przypadku, matrycę par równoległych, złotych prętów o grubości<br />
50 nm oddzielonych 50 nm przestrzenią SiO 2 , wytworzono przy uŜyciu litografii<br />
wiązek molekularnych (electron-beam lithography (EBL)). Połączone pręty,<br />
stanowiące podstawę uzyskania ujemnego współczynnika załamania, wykazały go dla<br />
długości FEM 1,5 µm i wyniósł on w przybliŜeniu n’≈ −0,3 [109]. W kolejnych<br />
pracach naukowych (stosując litografię interferencyjną (IL) oraz źródła emitującego<br />
fale o długości 355 nm), zdefiniowano 2D matryce ,dziurawych’ struktur<br />
wielowarstwowych (dielektryczna warstwa Al 2 O 3 o grubości 60 nm umieszczona<br />
między dwiema warstwami złota Au o grubości 30 nm). Eksperyment ten wykazał<br />
istnienie ujemnego współczynnika załamania dla długości fali ok. 2 µm i wynosił<br />
on n’ ≈ −2 [109].<br />
Rys. E.41 Pierwsze eksperymenty ze strukturą wykazującą ujemny współczynnik<br />
załamania dla zakresu optycznego; a) schemat matrycy par złotych nanorurek<br />
oddzielonych warstwą SiO 2 ; b) obraz pola emisyjnego, pochodzący ze skaningowego<br />
mikroskopu elektronowego, dla struktury (Au(50nm)–SiO 2 (50nm)–Au(50nm),<br />
układanej stogowo), ujemny współczynnik załamania wykazano dla długości fali<br />
stosowanej w telekomunikacji; c) schemat multiwarstwowej struktury, składającej się<br />
z warstw dielektrycznych, oszadzanych między dwiema metalowymi foliami<br />
perforowanymi, ze szklaną dziurą w swym wnętrzu; d) obraz pochodzący ze<br />
skaningowego mikroskopu elektronowego struktury (Au(30nm)–Al 2 O 3 (60 nm)–<br />
Au(30nm) − warstwy układane stogowo), wykazującej istnienie ujemnego<br />
współczynnika załamania dla długości fali ok. 2 µm (na podstawie [109]).<br />
88
Change language