論文の概要: Self-assembly of atomic-scale photonic cavities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.09610v1
• Date: Thu, 16 Mar 2023 19:32:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-20 16:36:41.002743
• Title: Self-assembly of atomic-scale photonic cavities
• Title（参考訳）: 原子スケールフォトニックキャビティの自己組織化
• Authors: Ali Nawaz Babar, Thor Weis, Konstantinos Tsoukalas, Shima Kadkhodazadeh, Guillermo Arregui, Babak Vosoughi Lahijani and S{\o}ren Stobbe
• Abstract要約: ナノスコープをマクロ次元にブリッジする合成自己組立法は、生体自己組立法に劣らず、拡張不可能なままである。 ここでは、カシミール・ヴァン・デル・ワールス相互作用を含む表面力を用いて、決定論的に自己集合および自己配向シリコンナノ構造を用いる。 これらの概念は、他の既知の方法では実現不可能なナノ構造を創り出すことによって、その可能性を説明する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: Despite tremendous progress in the research on self-assembled nanotechnological building blocks such as macromolecules, nanowires, and two-dimensional materials, synthetic self-assembly methods bridging nanoscopic to macroscopic dimensions remain unscalable and inferior to biological self-assembly. In contrast, planar semiconductor technology has had an immense technological impact owing to its inherent scalability, yet it appears unable to reach the atomic dimensions enabled by self-assembly. Here we use surface forces including Casimir-van der Waals interactions to deterministically self-assemble and self-align suspended silicon nanostructures with void features well below the length scales possible with conventional lithography and etching, despite using nothing more than conventional lithography and etching. The method is remarkably robust and the threshold for self-assembly depends monotonically on all governing parameters across thousands of measured devices. We illustrate the potential of these concepts by fabricating nanostructures, which are impossible to make with any other known method: Waveguide-coupled high-Q silicon photonic cavities that confine telecom photons to 2 nm air gaps with an aspect ratio of 100, corresponding to mode volumes more than 100 times below the diffraction limit. Scanning transmission electron microscopy measurements confirm the ability to build devices even with subnanometer dimensions. Our work constitutes the first steps towards a new generation of fabrication technology that combines the atomic dimensions enabled by self-assembly with the scalability of planar semiconductors.
• Abstract（参考訳）: マクロ分子、ナノワイヤ、二次元材料などの自己組織化ナノテクノロジー構築ブロックの研究が著しく進展したにもかかわらず、ナノスコープをマクロ次元にブリッジする合成自己集合法は、生体自己組織化に劣っている。 対照的に、平面半導体技術はその固有のスケーラビリティのために大きな技術的影響を受けてきたが、自己組立によって実現された原子次元に到達できなかったようである。 ここでは, カシミール・ファン・デル・ワールス相互作用を含む表面力を用いて, 従来のリソグラフィやエッチングに限らず, 従来のリソグラフィやエッチングで可能な長さスケールよりもかなり低い空隙特性を有する自己結合型シリコンナノ構造を決定論的に自己組織化する。 この手法は極めて堅牢であり、自己組立のしきい値は、数千もの測定装置にわたる全ての制御パラメータに単調に依存する。 導波管を結合した高Qシリコンフォトニックキャビティは、光子を100倍のアスペクト比で2nmの空隙に閉じ込め、回折限界の100倍以上のモード体積に対応する。 走査型透過電子顕微鏡計測は、サブナノメータ次元でもデバイスを構築する能力を確認する。 我々の研究は、自己組立によって実現される原子次元と平面半導体のスケーラビリティを組み合わせた新しい世代の製造技術への第一歩を構成する。

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