太赫茲技術研究團

Material of substrate

標題:Material of substrate
參考資料:
1. 超常材料光波吸收體之簡介 陳瑞琳、陳于堂、林家鴻
2.CASE 報科學-三五族半導體是什麼?
討論項目由基礎理論開始向後延伸,所以為了理解複雜的原理,此次也選了較多的參考資料以供大家參考,以下為本次討論項目:
1.      為何要使用三五族半導體當作光吸收材料的基板?
在半導體業來說,Si的發展如此強大,材料也非常便宜,對我們來說三五族為什麼是必要的呢?原因是光學特性,我們希望提供的光源能夠被有效吸收,所以必須要對應能吸收特定波長的材料,但因為Si的能帶固定,使用三五族半導體就是一個可調控吸收波長的材料的好方法,這也是為什麼在光學元件中,幾乎都是三五族主宰的原因。
2.      討論使用波長及對應材料
在上一個討論項目中,我們提到了三五族可以滿足我們的需求,所以這步我們希望從我們想使用的光源去找材料,也就是波長在800nm1550nm波段,由下表及其他內容,我們發現GaAsInGaAs符合我們需求。
3.      Ge半導體的應用
Ge雖說對應波長是1550nm,受限為其非直接能隙材料,但在其優點是和Si的晶格結構比較吻合,這也就意味著,我們可以更容易整合電子元件及光電元件。
 

4.      Result
我們在這次討論中,更了解了光吸收半導體的好處為何,及為什麼必須使用三五族來使用,以及在最後一個項目討論到的Ge,我們也找到更多關於Ge的文章可以用strain的方式將Ge變為直接能隙材料,這也給我們對於基板材料挑選帶來多一種的可能性。 


黃晟齊 / 2017-11-27

3D nanostructure

標題:3D nanostructure
參考資料:
1.Advanced Plasmonic Photoconductive Sources for Pulsed and Continuous-Wave Terahertz Generation-Chapter2 Shang-Hua Yang
 

2.表面電漿共振外差干涉儀的原理與其應用之研究 Kun-Huang Chen

3.金屬表面電漿簡介 邱國斌、蔡定平
討論項目由基礎理論開始向後延伸,所以為了理解複雜的原理,此次也選了較多的參考資料以供大家參考,以下為本次討論項目:
1.      Surface plasma
透過週期性的排列亦或是稜鏡消散波的方式,來補足extra momentum,使金屬的色散曲線轉為SPP Mode,藉由論文中的公式推倒佐證其理論性質,及其物理原因為何。
2.      Extraordinary optical transmission
由上一個討論項目,我們得知藉由Surface plasma的方式,可以突破繞射極限,使得週期性的孔洞、結構能對特定頻率的入射波進行耦合穿透,這也解釋了為什麼我們之後要討論的結構為何可行。
3.      2D nanostructure for extraordinary optical transmission
以上內容已經解釋了可行性,進而我們由相對於3D nanostructure來說較簡單的結構去討論,也就是由理論相同,但結構方面較簡單的2D去探討,並回歸到用途層面,討論2D其優缺點,及為何我們要朝向3D去發展。
4.      Contrast of 2D and 3D structures
:2D :3D
5.      Results

我們由上述幾點的背景知識去討論2D3D的優缺點,並從用途方面來著手,因為我們必須更有效的利用光,以利短時間內得到足夠大的電流,所以我們會更傾向於使用3D結構。由於第一期及第三期的內容有相關,我們也藉此次繼續討論了關於其實現方式的困難處為何。就結論來說,我們認為一三期的內容應該要對調,這樣可以更方便我們理解討論的主題,如果以後還有類似的連貫主題,我們會更注意先後順序的安排。 


黃晟齊 / 2017-11-20

Large area terahertz emitter

參考資料: High-Power Terahertz Generation Using Large-Area Plasmonic Photoconductive Emitters
了解原著是如何改善大面積發射器並且清楚知道大面積發射器的缺點,朝著改善缺點的發向前進以增加發射器的效能
(1)   討論此篇設計架構
原著利用表面電漿增加架構對於光的吸收,使得電極可以吸收到更多載子獲得更多的光電流。
(2)   了解發射器的缺點
發射器有個致命缺點那就是熱,如果能夠改善熱的問題,那我們就可以提高操作電壓,以及雷射強度,如此我們就可以獲得更高的能量。
(3)   提出另一個架構
 
新的架構可以改善不必要的暗電流避免產生熱,這樣我們就可以給他更高功率的雷射以及高電壓操作產生更多的兆赫茲,另外新的架構擁有更大的電場分布也利於我們產生兆赫茲波。
(4)   製程

由於製程繁雜,所以我希望可以減少製程步驟,所以我提出了光柵和電極一起做的流程,但是在討論之後是不可行的,因為光柵和電極的高度不同,如果把電極的高度和光柵的高度弄成相同時會導致電極的金非常容易燒掉。如果把光柵的高度和電極的高度弄成相同時,在理論上會擁有更好的性能,但在製程上是不可行的因為要剝離的光阻無法上到需要的厚度。 


黃晟齊 / 2017-10-31

Fabrication of terahertz device

太赫茲技術團第一期讀書會心得
會議時間
2017/10/06
會議地點
工三館103
參予成員
吳柏毅、洪繹峻、蕭芳松、謝易佐、羅元均、魏天韻、吳東衡
導讀人
黃晟齊
內容:
標題:Fabrication of terahertz device 
參考資料: Advanced Plasmonic Photoconductive Sources for Pulsed and
Continuous-Wave Terahertz Generation-Chapter2
此篇論文談及內容包含範圍廣泛,此次會議引用其中第二章節的製程步驟、理論深入討論,並提出改善方法,以下為主要討論項目:
(1)   Enhanced Performance by Utilizing Plasmonic Nanostructures
在討論製程前,先講述使用的理論,並且描述如何使用3D奈米結構去完成突破繞射極限,讓大家都對這項結構有基本知識基礎,及為何使用這種方式進行。
(2)   Three-Dimensional Plasmonic Nanostructures.
更詳細的闡述理論模態,解釋電漿子物理的條件、原理,並帶回結構討論2D3D結構的優劣分析。
(3)   Design
討論此篇資料中所設計的結構
金色:Au 深土色:LT-GaAs
(4)   Fabrication
藉由原著製程方式為起點,導讀人先提出了自己的解決方式(降低難度方式),並由其他參予成員進行討論。
上圖為原著的製程流程(其步驟為省略後)
上圖為導讀人提出之流程架構再由參予成員討論後產生的優化版製程流程圖,我們預計可以改良蝕刻方式,來造成更容易的掀離步驟。
結論:以上為本期討論內容,比實驗室Meeting多了更多的討論,我(導讀人)認為可以得到更多不一樣的答案和結果,本期結論為一個別於原著的流程,但僅為預計流程,未來我們希望能夠藉由實驗室去完成這個成品。
 

 


黃晟齊 / 2017-10-17
Material of substrate 2017-11-27 3D nanostructure 2017-11-20 Large area terahertz emitter 2017-10-31 Fabrication of terahertz device 2017-10-17


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