Διδακτορική Φοιτήτρια
VISHNUPRIYA PUTHIYA VEETTIL
vishnupriya@materials.uoc.gr
Τηλέφωνο
Γραφείο
Προσωπική ιστοσελίδα
Θέμα διδακτορικού
MATTERWAVE LENSING FOR ATOM LITHOGRAPHY
Επιβλέπων
VON KLITZING WOLF DIETRICH CARL, Ερευνητής Β', ΙΗΔΛ-ΙΤΕ
Μέλη Επιτροπής
ΠΑΠΑΖΟΓΛΟΥ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ, Αναπληρωτής καθηγητής, Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών - ΠΚ
ΜΑΚΡΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ, Επίκουρος καθηγητής, Τμήμα Φυσικής - ΠΚ
Abstract
Photo lithographic techniques are currently used for the manufacturing of semiconductor optoelectronic devices in nanometric scale. They use a photo resist to etch out patterns on Si wafers using light. The current State of the Art, Extreme Ultra Violet (EUV) lithography limits the size of the chips due to secondary electron blur. This limits the size of modern semiconductor devices. As an alternative Matter wave lithography can be used, where this limitation can be reduced significantly. Matterwaves are the atom-equivalent of photon waves. Bose-Einstein Condensates resemble Lasers in that many indistinguishable particles (photons) have a well-defined spatiotemporal phase. The wavelength of these BEC matter-waves depends on the velocity of the atoms. By using an appropriate harmonic potential we hope to demonstrate that we can focus BECs down to nanometric resolution. We will use a Time-Orbiting Potential (TOP) trap to create BECs as a source of atomic matterwaves with a perfectly controlled wave-front. Starting from a BEC-point-source, we expand it for some time and focus them using a quadratic potential. By selecting the appropriate strength of the lensing potential, patterns can be printed on the atomic ensemble by applying a phase masking using an optical potential and applying a matterwave length, thus creating the Fourier transform of the original phase pattern, which can thus be transferred on an appropriate rubidium sensitive substrate. The scope of this thesis is to realise, test and quantify atom optical elements that are analogous to conventional optical devices such as lenses, mirrors etc using a time dependent magnetic-potentials, and explore their suitability for applications in atom lithography.
Περίληψη
Οι φωτογραφικές λιθογραφικές τεχνικές χρησιμοποιούνται σήμερα για την κατασκευή οπτοηλεκτρονικών συσκευών ημιαγωγών σε νανομετρική κλίμακα. Χρησιμοποιούν ένα φωτοαντίσταση για να χαράξουν μοτίβα σε γκοφρέτες Si χρησιμοποιώντας φως. Η τρέχουσα λιθογραφία Extreme Ultra Violet (EUV) τελευταίας τεχνολογίας περιορίζει το μέγεθος των τσιπ λόγω δευτερογενούς θολώματος ηλεκτρονίων. Αυτό περιορίζει το μέγεθος των σύγχρονων συσκευών ημιαγωγών. Ως εναλλακτική μπορεί να χρησιμοποιηθεί λιθογραφία κυμάτων ύλης, όπου αυτός ο περιορισμός μπορεί να μειωθεί σημαντικά. Τα κύματα ύλης είναι το ισοδύναμο ατόμου των κυμάτων φωτονίων. Τα συμπυκνώματα Bose-Einstein μοιάζουν με λέιζερ καθώς πολλά δυσδιάκριτα σωματίδια (φωτόνια) έχουν μια καλά καθορισμένη χωροχρονική φάση. Το μήκος κύματος αυτών των κυμάτων ύλης BEC εξαρτάται από την ταχύτητα των ατόμων. Χρησιμοποιώντας ένα κατάλληλο αρμονικό δυναμικό ελπίζουμε να αποδείξουμε ότι μπορούμε να εστιάσουμε τα BEC σε νανομετρική ανάλυση. Θα χρησιμοποιήσουμε μια παγίδα Time-Orbiting Potential (TOP) για να δημιουργήσουμε BEC ως πηγή ατομικών κυμάτων ύλης με τέλεια ελεγχόμενο μέτωπο κύματος. Ξεκινώντας από μια πηγή σημείου BEC, την επεκτείνουμε για κάποιο χρονικό διάστημα και τα εστιάζουμε χρησιμοποιώντας ένα τετραγωνικό δυναμικό. Επιλέγοντας την κατάλληλη ισχύ του δυναμικού φακού, μπορούν να εκτυπωθούν μοτίβα στο ατομικό σύνολο εφαρμόζοντας μια κάλυψη φάσης χρησιμοποιώντας ένα οπτικό δυναμικό και εφαρμόζοντας ένα μήκος κύματος ύλης, δημιουργώντας έτσι τον μετασχηματισμό Fourier του αρχικού σχεδίου φάσης, το οποίο μπορεί έτσι να μεταφερθεί στο κατάλληλο υπόστρωμα ευαίσθητο στο ρουβίδιο. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η συνειδητοποίηση, δοκιμή και ποσοτικοποίηση ατομικών οπτικών στοιχείων που είναι ανάλογα με συμβατικές οπτικές συσκευές όπως φακοί, καθρέφτες κ.λπ. χρησιμοποιώντας χρονικά εξαρτώμενα μαγνητικά δυναμικά, και να διερευνήσει την καταλληλότητά τους για εφαρμογές στην ατομική λιθογραφία.