Beata StaÅkiewicz - Instytut Fizyki
Beata StaÅkiewicz - Instytut Fizyki Beata StaÅkiewicz - Instytut Fizyki
II Metoda FIB (focused-ion beam milling) Metoda ta pozwala otrzymywać powierzchnie amorficzne w wyniku wszczykiwania atomów galu na głębokość co najwyŜej kilku nanometrów, bądź bombardowania wybranej powierzchni wiązką jonów. Bombardowanie stosowane jest tu jako narzędzie mikro-obrabiające, gdyŜ modyfikuje albo obrabia materiały w skali mikro lub nano. Ostatnio metody tej uŜyto do wyprodukowania magnetycznego metamateriału opartego na SSR-ach [107]. Uzyskanie małych rozmiarów (rozmiary przerw poniŜej 35 nm) w metodzie EBL wymagało starannego doboru parametrów nadruku, wieloetapowego procesu obróbkowego, co w konsekwencji wiązało się z wydłuŜeniem czasu procesu produkcyjnego. W porównaniu z techniką EBL przebieg procesu nadruku w metodzie FIB jest o około 20 minut krótszy [107], a tak przygotowana próbka jest juŜ gotowa do uŜycia i nie wymaga zastosowania dodatkowych procesów obróbczych. Metoda ta moŜe być preferowana w przypadku konieczności uzyskania specyficznych kształtów metamateriałów (chociaŜby SSR-ów), ponadto w przypadku zamiaru pozyskania materiału o ujemnym współczynniku załamania dla zakresu widzialnego, SSR-y stanowią kombinację róŜnych struktur metalicznych, które w konsekwencji pozwalają uzyskać ujemna przenikalność magnetyczną [112]. III Litografia interferencyjna Litografia optyczna (LO) jest techniką produkcji od dawna uŜywaną w przemyśle wytwarzającym układy scalone i mającą zastosowanie jako technika immersyjna [113]. Jednym z rodzaju LO jest litografia interferencyjna, stanowiąca potęŜną technikę w przypadku produkcji matryc (zastosowanie w nanotechnologii). Tego typu technika wytwarzania opiera się na superpozycji dwóch lub więcej koherentnych wiązek optycznych formujących próbkę fali stojącej. IL zapewnia niskie koszty i zdolność produkcji masowej, a w połączeniu z innymi technikami litograficznymi, moŜe znacznie powiększyć zakres zastosowań [113]. Od czasu, gdy produkcja materiałów o ujemnym współczynniku załamania wymaga dostarczenia periodycznych bądź kwaziperiodycznych próbek, litografia interferencyjna stanowi idealną kandydatkę do wytwarzania metamateriałów o wydłuŜonej powierzchni. Ostatnio zastosowano technikę IL do wytworzenia 1D struktur metalicznych [113], metamateriałów magnetycznych dla fal o długościach 5 µm oraz 1,2 µm [103], a takŜe wspomnianym powyŜej materiale o ujemnym współczynniku załamania dla fali o długości 2 µm [109] rys. I. Stosując tę technikę zademonstrowano wytworzenie 2D struktury [103], charakteryzującej się jednorodnością na kaŜdej ze swych powierzchni [113]. Na przykład multiwarstwa o ujemnym współczynniku załamania, którą tworzą eliptyczne pręty wykonane z Au (30 nm)–Al 2 O 3 (75 nm)–Au(30 nm), nakładane stogowo, dała współczynnik załamania wynoszący n’ ≈ − 4 dla λ ≈ 1.8 nm (rys. II) [111]. Wyniki wspomniane powyŜej pozwalają traktować IL jako najlepszą technikę projektowania oraz produkcji 2D optycznych materiałów o ujemnym współczynniku załamania oraz zwracają uwagę na ogromne korzyści płynące z jej zastosowania. Technika ta charakteryzuje się niewielkimi rozmiarami wytwarzanych próbek, nie wymaga drogiego sprzętu i moŜe zapewnić próbce powierzchnie osiągające wymiary centymetrów kwadratowych. Zapewnia prostotę oraz wysoką jakość otrzymywania pojedynczych warstw metamateriału, moŜe tym samym nakierować przyszłe badania na (poczynając od układanych w stos warstw 2D) wytworzenie struktury 3D. 90
Rys. II Obraz uzyskany ze skaningowego mikroskopu elektronowego przedstawiający próbkę wykonaną za pomocą techniki litografii interferencyjnej; a) multiwarstwowa struktura wykonana z pary prętów (Au(30 nm)–Al 2 O 3 (75 nm)–Au(30 nm)) [powierzchnia całkowita wynosi 787 nm, rozmiary dziur 470 nm i 420 nm]; b) heksagonalna struktura 2D wykonana na szklanym podłoŜu z Au(20 nm)–MgF 2 (60 nm)–Au(20 nm); c) oraz d) struktura „sieci rybnej - fishnet” wykonana z Au(30 nm)– Al 2 O 3 (60 nm)–Au(30 nm) [rozmiary – długość 528 nm, szerokość 339 nm] (na podstawie [111]); IV Litografia ‘NANOODCISKOWA’ Kolejnym obiecującym kierunkiem wytwarzania produkcyjnie kompatybilnych, wysokiej jakości materiałów o ujemnym współczynniku załamania, przy równocześnie niewielkich kosztach produkcji i nakładach czasu, oferuje litografia ‘nanoodciskowa’ (NIL) [114]. NIL realizuje transfer próbek przez mechaniczne zniekształcenia oparte na znakowaniu, rzadziej na reakcjach foto- lub elektro- indukowania, na których opiera się większość obecnie wykonywanych metod litograficznych. Tego typu rozwiązanie techniczne nie jest ograniczane długością fali emitowanej przez źródło światła, a niewielkie parametry osiąga się stosując produkcję znakowania. Ponadto NIL zapewnia wysoką przepustowość równoległych procesów, przy uŜyciu standardowych procedur, połączonych z prostotą oraz niskimi kosztami. Ostatnio wyprodukowano za pomocą metody NIL dwa rodzaje materiałów wykazujących ujemny współczynnik załamania dla zakresu bliskich i średnich podczerwieni. Pierwsza kompozycja składała się z uporządkowanych warstw struktury „fishnet” tworzących tablice metal-dielektryk-metal, które dowiodły istnienia ujemnej przenikalności elektrycznej i magnetycznej w takim samym zakresie częstotliwości, i tym samym wykazały ujemny współczynnik załamania n’ ≈ −1,6 dla λ ≈ 1,7 µm [111] (patrz rys. III). 91
- 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 and 88: W przypadku małych SSR-ów, nieide
- Page 89: E.42 Metody otrzymywania metamateri
- 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
Rys. II Obraz uzyskany ze skaningowego mikroskopu elektronowego przedstawiający<br />
próbkę wykonaną za pomocą techniki litografii interferencyjnej; a) multiwarstwowa<br />
struktura wykonana z pary prętów (Au(30 nm)–Al 2 O 3 (75 nm)–Au(30 nm))<br />
[powierzchnia całkowita wynosi 787 nm, rozmiary dziur 470 nm i 420 nm];<br />
b) heksagonalna struktura 2D wykonana na szklanym podłoŜu z Au(20 nm)–MgF 2 (60<br />
nm)–Au(20 nm); c) oraz d) struktura „sieci rybnej - fishnet” wykonana z Au(30 nm)–<br />
Al 2 O 3 (60 nm)–Au(30 nm) [rozmiary – długość 528 nm, szerokość 339 nm] (na<br />
podstawie [111]);<br />
IV Litografia ‘NANOODCISKOWA’<br />
Kolejnym obiecującym kierunkiem wytwarzania produkcyjnie<br />
kompatybilnych, wysokiej jakości materiałów o ujemnym współczynniku załamania,<br />
przy równocześnie niewielkich kosztach produkcji i nakładach czasu, oferuje<br />
litografia ‘nanoodciskowa’ (NIL) [114]. NIL realizuje transfer próbek przez<br />
mechaniczne zniekształcenia oparte na znakowaniu, rzadziej na reakcjach foto- lub<br />
elektro- indukowania, na których opiera się większość obecnie wykonywanych metod<br />
litograficznych. Tego typu rozwiązanie techniczne nie jest ograniczane długością fali<br />
emitowanej przez źródło światła, a niewielkie parametry osiąga się stosując produkcję<br />
znakowania. Ponadto NIL zapewnia wysoką przepustowość równoległych procesów,<br />
przy uŜyciu standardowych procedur, połączonych z prostotą oraz niskimi kosztami.<br />
Ostatnio wyprodukowano za pomocą metody NIL dwa rodzaje materiałów<br />
wykazujących ujemny współczynnik załamania dla zakresu bliskich i średnich<br />
podczerwieni. Pierwsza kompozycja składała się z uporządkowanych warstw<br />
struktury „fishnet” tworzących tablice metal-dielektryk-metal, które dowiodły<br />
istnienia ujemnej przenikalności elektrycznej i magnetycznej w takim samym zakresie<br />
częstotliwości, i tym samym wykazały ujemny współczynnik załamania n’ ≈ −1,6 dla<br />
λ ≈ 1,7 µm [111] (patrz rys. III).<br />
91