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ETH Zurich Norris教授课题组:3D纳米直写技能助力恣意描摹六方氮化硼(hBN)纳米3D结构的制备
编辑:米乐体育来源:米乐在线登录时间:2024-01-20 18:51:34浏览次数:697

  ETH Zurich Norris教授课题组:3D纳米直写技能助力恣意描摹六方氮化硼(hBN)纳米3D结构的制备

  六方氮化硼(hBN)单晶纳米片的原子滑润外表,为光电应用范畴带来了革 命性的打破。在纳米光学方面,hBN的强非线性、双曲线色散和单光子发射等特性,为相应的光学和量子光学器材带来一些有功能。在纳米电子学范畴,杰出的物理,化学安稳性和较宽的禁带,使hBN成为二维电子器材的要害资料。现在,对hBN的研讨要点局限于二维扁平结构,没有涉其3D立体结构对功能的影响。如果能依据需求对hBN纳米片的高度做出相应调整,将为下一代光电器材中调理光子流,电子流和激子流等功能供给一个有用的办法。

  近来,Norris教授课题组运用3D纳米直写技能和反应离子刻蚀的办法制备出可恣意调控描摹的hBN纳米3D结构。此类hBN纳米3D结构在光电子器材研讨范畴尚属次。满意于

  在光刻胶上能完成亚纳米精度的加工,Norris教授课题组运用该办法制备了光电子学相板、光栅耦合器和透镜等元件。获得的元件经过后续拼装进程制备成高安稳、高质量的光学微腔结构。随后,经过缩小图形长度份额的办法,引进电子傅里叶曲面,在hBN上完成杂乱的高精度微纳结构,展示了NanoFrazor在3D纳米加工范畴的潜力。

  (a)左图为运用NanoFrazor在光刻胶外表上完成3D结构制备,右图为经过反应离子刻蚀办法将光刻胶上的3D结构转移到hBN的流程;(b)Mandelbrot分形图画刻蚀在光刻胶上的成果。黑色代表图形的 高处,白色为 低处;(c)光刻胶上的Mandelbrot分形图画经过图(a)中的进程转移到hBN上的成果;(d)图(c)中hBN的SEM(倾转30o)表征成果。

  (a)白色中线左边为预备的高密度图形样图,右侧为经过NanoFrazor将高密度图形转移到hBN后的实践成果;(b)将图(a)中的图形转移到hBN后的SEM表征成果;(c)AFM丈量图(a)中赤色虚直线所示部分的外表描摹;(d)hBN纳米3D结构的高分辩成像,左下角厚度为95 nm,右上角厚度为50 nm;(e)AFM丈量hBN中高密度方形结构(29 nm)周期性图样成果,表现了NanoFrazor对制备结构的高度可控性;右上角插图是该周期性结构的快速傅里叶变换(FFT)成果。

  (a)在130 nm厚hBN上制备螺旋相位板阵列的光学表征成果;(b)单个螺旋相位板的AFM成果;(c)具有球形概括的hBN微透镜光学显微照片;(d)微透镜理论图样(左边)和实践制备成果(右侧)比较;(e)光学微腔的示意图,镜、底镜、hBN微透镜(蓝色)和带横向约束(黑色箭头)的腔形式(赤色);(f)具有hBN微透镜的微腔角分辩光谱成果;(g)依据制备的微腔几许结构所核算的横向Ince-Gaussian模散布成果;(h)丈量的横向Ince-Gaussian散布成果。

  (a)具有六边形晶格的电子傅里叶曲面位图;(d)将两个六边形晶格与一个在平面上旋转10°的晶格叠加而成的位图;(g)两个叠加的六边形晶格的位图,周期分别为55和47 nm,无平面内旋转;(j)将九个位图分别在平面内旋转0、20、40、60、80、100、120、140和160°后的叠加效果;(b)、(e)、(h)、(k)为运用NanoFrazor在光刻胶上制备(a)、(d)、(g)、(j)中图形时所获得的成果;(c)、(f)、(i)、(l)、是把(b)、(e)、(h)、(k)中的图画刻蚀在hBN上的AFM丈量成果;(a)-(l)中的插图代表着相应图画的FFT成果。

  本文运用NanoFrazor有的3D纳米直写技能在hBN上完成了杂乱高精度纳米3D结构的制备,为光电器材功能的应变调控和能带结构调控带来了新的研讨方向。这一研讨依据成果得出,NanoFrazor在开辟双曲线超资料、化电子、改变电子、量子资料和深紫外光电器材等范畴新的研讨方向上有着重要的效果。

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