Innovative On‑Chip‑THz‑Plattform für die hochsensitive Charakterisierung ultradünner Filme
Mit großer Freude möchten wir eine aktuelle Veröffentlichung in Nano Letters hervorheben, an der AMO maßgeblich beteiligt war. In dieser Arbeit stellt Erstautor Jimin Lee gemeinsam mit Alexander Michalski, Simon Sawallich, Max Lemme und Michael Nagel eine innovative On‑Chip‑THz‑TDS‑Plattform vor, die neue Maßstäbe in der hochsensitiven Charakterisierung ultradünner leitfähiger Filme setzt.
Die Studie mit dem Titel “On‑Chip THz‑TDS Platform for High‑Sensitivity Analysis of Graphene and Thin‑Film Conductors” präsentiert einen kompakten und wiederverwendbaren THz‑Sensor, der speziell für die Analyse von Graphen und anderen schwach leitfähigen Dünnschichten entwickelt wurde. Die Plattform basiert auf einer symmetrischen Coplanar‑Stripline, die in ein Polymer mit niedriger Permittivität eingebettet ist. Dadurch entsteht eine starke elektromagnetische Feldkonzentration, die eine besonders effiziente Kopplung an die Probe ermöglicht.
Die modulare Architektur aus einer stabilen Hauptplatine und einer austauschbaren Messkarte erlaubt wiederverwendbare Messungen mit unterschiedlichen Proben. Ein präzise einstellbarer Luftspalt sorgt zudem für eine kontrollierte und reproduzierbare Wechselwirkung zwischen Sensor und Material. Die Ergebnisse zeigen deutlich verstärkte Absorptionssignale, darunter über 8,8 dB für Graphen und über 21,6 dB für Chrom. Zusätzlich werden klare Phasenverschiebungen und Pulsverbreiterungen beobachtet, die in Freistrahl‑THz‑Systemen nicht in dieser Form erreichbar sind.
Diese Resultate unterstreichen das Potenzial der On‑Chip‑THz‑TDS‑Plattform als leistungsfähiges Werkzeug für die zerstörungsfreie und hochsensitive Charakterisierung ultradünner leitfähiger Filme. Besonders für Graphen und andere zweidimensionale Materialien eröffnet sie neue Möglichkeiten in der Materialanalyse.
Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente (ELD) der RWTH Aachen University, Protemics GmbH und AMO GmbH.
Gefördert wurde das Projekt durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt im Rahmen des NEUROTEC‑Projekts sowie durch die Zukunftsagentur Rheinisches Revier GmbH.
AMO gratuliert Jimin Lee und dem gesamten Team zu dieser wichtigen Veröffentlichung und ihrem Beitrag zur Weiterentwicklung der THz‑Spektroskopie und Dünnschichtcharakterisierung.
📄 Zum Paper:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5c06544
