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Focused ion beam nanopatterning for optoelectronic device fabrication

机译：用于光电子器件制造的聚焦离子束纳米图案

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Recent photonic device structures, including distributed Bragg reflectors (DBRs), one-dimensional (1-D) or two-dimensional (2-D) photonic crystals, and surface plasmon devices, often require nanoscale lithography techniques for their device fabrication. Focused ion beam (FIB) etching has been used as a nanolithographic tool for the creation of these nanostructures. We report the use of FIB etching as a lithographic tool that enables sub-100-nm resolution. The FIB patterning of nanoscale holes on an epitaxially grown GaAs layer is characterized. To eliminate redeposition of sputtered materials during FIB patterning, we have developed a process using a dielectric mask and subsequent dry etching. This approach creates patterns with vertical and smooth sidewalls. A thin titanium layer can be deposited on the dielectric layer to avoid surface charging effects during the FIB process. This FIB nanopatterning technique can be applied to fabricate optoelectronic devices, and we show examples of 1-D gratings in optical fibers for sensing applications, photonic crystal vertical cavity lasers, and photonic crystal defect lasers.
机译：包括分布式布拉格反射器（DBR），一维（1-D）或二维（2-D）光子晶体和表面等离子体激元器件在内的最新光子器件结构，通常需要纳米级光刻技术来制造它们的器件。聚焦离子束（FIB）蚀刻已被用作创建这些纳米结构的纳米光刻工具。我们报告了FIB蚀刻作为一种光刻工具的使用，可实现低于100 nm的分辨率。表征了外延生长的GaAs层上纳米级孔的FIB图案。为了消除FIB图案化过程中溅射材料的再沉积，我们开发了一种使用介电掩模并随后进行干法蚀刻的工艺。这种方法创建具有垂直和平滑侧壁的图案。可以在介电层上沉积一层很薄的钛层，以避免在FIB过程中产生表面电荷效应。这种FIB纳米图案化技术可以应用于制造光电器件，并且我们展示了用于传感应用的光纤，光子晶体垂直腔激光器和光子晶体缺陷激光器中的一维光栅示例。

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