Laatste nieuws:

, 26 mei 2020 13:57

‘Nano-metrologielab op een chip' binnen handbereik dankzij nieuwe compacte optische sensor

Onderzoekers van de TU Eindhoven hebben een geïntegreerde optische sensor ontwikkeld die voor metingen in hogere resolutie zorgt. Dit maakt de weg vrij voor volledig geïntegreerde en compacte optische sensoren, inclusief lasers en detectoren voor on-chip sensing platforms.

Dergelijke sensoren kunnen een centrale rol spelen in nauwkeurige metingen van beweging en kracht op nanoschaal, wat cruciaal is voor het ontwerp en de evaluatie van microchips en nanodevices. Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Communications.

Nanostructuren kunnen worden bewaakt met nano-optische instrumenten. Omdat resolutie en snelheid essentieel zijn, worden optische uitleessensoren vaak op basis van optomechanische systemen gebruikt in sensortoepassingen, zoals in atoomkrachtmicroscopen (AFM's). Deze instrumenten genereren beelden in sub-nanometerresolutie, door het laserlicht te meten dat gereflecteerd als gevolg van de afbuiging van een cantilever over een te meten oppervlak.

Traditionele lasergebaseerde benaderingen zoals die in AFM's kunnen echter omvangrijk zijn. Samen met de vraag naar lagere kosten en hogere resolutie is dit de aanleiding voor het zoeken naar een alternatieve aanpak. Dankzij ontwikkelingen in nano-optomechanische systemen (NOMS) zijn compacte optische sensoren voor het meten van beweging, kracht en massa op nanoschaal haalbaar. Een beperkende factor is echter de behoefte aan een afstembare laser met een smalle lijnbreedte, die lastig te integreren zijn op een instrument.

Om dit probleem te omzeilen hebben Tianran Liu, Andrea Fiore en collega's van het Institute for Photonic Integration aan de TU/e een nieuw optomechanisch instrument ontworpen met een resolutie van 45 femtometer (dat is ongeveer 1/1000 van de grootte van het kleinste atoom) in een meettijd van een fractie van een seconde. Cruciaal is dat het instrument een ultra-brede optische bandbreedte van 80 nanometer heeft, waardoor een afstembare laser niet meer nodig is.

Golfgeleiders en groot golflengtebereik

De sensor is gebaseerd op een indiumfosfide (InP) membraan-op-silicium (IMOS) platform, dat ideaal is voor het integreren van passieve componenten zoals lasers of detectoren. De sensor zelf bestaat uit vier golfgeleiders - structuren die lichtsignalen beperken tot een bepaald pad en een bepaalde richting - met twee golfgeleiders die boven twee output-golfgeleiders hangen. Wanneer een hangende golfgeleider naar de output-golfgeleiders op het InP-membraan wordt geduwd, varieert de relatieve hoeveelheid signaal die door de output-golfgeleiders wordt gedragen. De fabricage vindt plaats via een reeks lithografische stappen om de golfgeleiders en de cantilever te definiëren, en de uiteindelijke sensor bestaat uit de transducers, de actuator en de fotodiodes.

Een van de belangrijkste voordelen van deze sensor is dat hij werkt met een breed bereik van golflengten, waardoor er geen dure laser op het instrument nodig is. Wat betreft de afbuiging van de cantilever, reproduceert de sensor ook de resolutie van cantilevers in traditionele, maar omvangrijke AFM's. De onderzoekers zijn van plan om, met dit nieuwe instrument als basis, een volledig ‘nanometrologielab' te ontwikkelen. Geïntegreerd op een chip kan dat gebruikt worden voor halfgeleidermetrologie en helpen bij het ontwerp van de volgende generatie microchips en nano-elektronica.

Reacties

Er zijn nog geen reacties op dit artikel.

Hier kunt u een reactie plaatsen bij het bericht .
Uw e-mailadres zal niet op de website worden getoond.
Uw naam *
Uw E-mail *
Uw bericht *
 

Van onze partners meer (3)...

DIS Sensors

Rollon Lineairtechniek BV

Rotero Holland bv

ab op Twitter

TwitterlogoVolg ab nu ook op Twitter!

Onze accountnaam is: @aenb

Agenda meer (2)

29 oktober 2020 - Den Bosch
Engineering Event SAFETY
16 december 2020 - Den Bosch
Efficiënt Aandrijven Event

Geen nieuws meer missen?

Meldt u dan direct aan voor de gratis ab nieuwsbrief.

 

Knop nieuwsbriefMet de gratis ab nieuwsbrief wordt u wekelijks op de hoogte gehouden over het aandrijven en besturen nieuws. U ontvangt wekelijks het laatste nieuws en elke maand een themanieuwsbrief.

 

Direct aanmelden