CCAT: Comparisons of 280 GHz TiN and Al Kinetic Inductance Detector
Arrays
Cody J. DuellJ. E. AustermannJames A. BeallJames BurgoyneScott ChapmanSteve K. ChoiRodrigo G. FreundtJiansong GaoChristopher GroppiAnthony I. HuberZachary B. HuberJohannes HubmayrBen KellerYaqiong LiLawrence T. LinJustin MatthewsonP. MauskopfAlicia MiddletonColin C. MurphyMichael D. NiemackThomas NikolaAdrian K. SinclairEma SmithJeff Van LanenAnna VaskuriEve M. VavagiakisMichael VissersSamantha WalkerJordan WheelerBugao Zou
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Abstract:
The CCAT Collaboration's six-meter Fred Young Submillimeter Telescope is scheduled to begin observing in the Chilean Atacama in 2025, targeting a variety of science goals throughout cosmic history. Prime-Cam is a 1.8-meter diameter cryostat that will host up to seven independent instrument modules designed for simultaneous spectroscopic and broadband, polarimetric surveys at millimeter to submillimeter wavelengths. The first of these instrument modules, the 280 GHz module, will include ${\sim}$10,000 kinetic inductance detectors (KIDs) across three arrays. While the first array was fabricated out of tri-layer TiN/Ti/TiN, the other two arrays were fabricated out of a single layer of Al. This combination of materials within the same instrument provides a unique opportunity to directly compare the performance and noise properties of two different detector materials that are seeing increasing use within the field. We present preliminary comparisons here based on lab testing, along with a discussion of the potential impacts on operation when observing and translating raw data to science-grade maps.목적: Hollow Cathode Discharge방법을 이용한 HCD 이온플레이팅 장비를 제작하였고, 이 장비를 이용하여 stainless steel 위에 TiN 박막을 질소 가스양을 변화하면서 코팅하였으며, 이때 TiN 박막의 미세색상변화를 분석하였다. 방법: 질소 가스에 대한 TiN박막의 미세색상변화를 광학적으로 관찰하기 위해 분광복사계와 분광광도계를 사용하였고, 질소 가스에 대한 TiN 박막의 성분 변화를 알기위해 XPS로 분석하였다. 결과: 질소가스 120 sccm의 TiN 박막의 CIE 색좌표는 (0.382, 0.372)로 은색과 금색의 혼합색으로 나타나고 질소 가스양이 증가함에 따라 x, y값 둘 다 조금씩 커져 금색이 점점 진해지는 것을 알 수 있었다. 또한 분광광도계에 의한 TiN 박막의 반사율에 있어서 질소 가스양이 증가함에 따라 550 nm 파장근처에서의 반사율의 기울기가 대체적으로 점점 커지는 것을 알 수 있었다. 그리고 XPS를 사용하여 Ti scan 한 결과, TiO2 성분에서 유래된 458 eV의 조그마한 피크는 조금씩 더 들어가며 TiN 성분에서 유래된 455 eV의 큰 피크는 약간씩 커지는 것을 볼 수 있었다. 결론 : 질소 가스양이 120 sccm인 TiN 박막에서는 표면에 있는 TiC 성분과 표면과 내부에 존재하는 TiO2, TiN 성분으로 인해 은색과 금색의 혼합색으로 나타났으나, 질소 가스양이 증가함에 따라 TiN 성분이 다른 성분에 비해 점점 많아져 금색이 점점 진해진 것으로 유추할 수 있었다.
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Abstract Tin, in Group 14 (IVA) of the periodic table, occurs in the earth's crust and has as its the most commercially significant form the ore cassiterite, with tin‐producing areas in Asia, South America, and Africa. It forms stannous (tin(II)) and stannic (tin(IV)) compounds, complex stannites, stannates, and others; only ca 100 are commercially important. Inorganic tin compounds include halides, oxides, metal stannates, salts, and others. Inorganic tin and its compounds generally have low toxicity. Tin is normally present in animals, including humans. Organotin compounds, ie, those having at least one tin–carbon bond, are of commercial importance where R is methyl, butyl, octyl, cyclohexyl, phenyl, or β,β‐dimethylphenethyl (neophyl). This class of compounds includes tetraorganotins, triorganotins, diorganotins, and monoorganotins. The largest industrial application of organotin is in the stabilization of PVC. Other tin compounds include those with tin–tin bonds. The most rapidly increasing use for tin is in chemicals. The price of tin chemicals depends large on fluctuations in the price of tin.
Cassiterite
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Abstract Cyclic voltammaetry of mixed tin(II)/tin(IV) solutions was investigated in 6M HCl on gold and mercury electrodes. It was found that the reduction of tin(II) to tin(iv) proceeded irreversibly while tin(II) to tin(IV) was reversible. Two forms of tin(IV) are postulated. The peak potential for the reduction of tin(IV) was a function of both tin(II) and tin(IV) while that for the oxidation of tin(II) was a function only of tin(II) concentration Potentials for all oxidations and reductions were a function of potential scan rate.
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Abstract Although tetrakis(2‐ tert ‐butyl‐4,5,6‐trimethylphenyl)distannene ( 9 ), the first tetraaryl‐distannene to be reported on, is stable in the solid state, only the monomeric stannylene 8 can be detected in solution. An X‐ray crystal structure analysis of 9 reveals a long tin‐tin bond length of 291.0(1) pm and a trans ‐bent Sn 2 C 4 framework with different fold angles of 21.4° and 64.4°.
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در میان پوشش های سخت، پوشش نیترید تیتانیوم (TiN) وکربونیترید تیتانیوم (TiCN) به علت برخوداری از سختی بالا، مقاومت به خوردگی خوب و ضریب اصطکاک کم توانسته‌اند تا بیش از ده برابر باعث افزایش طول عمر یک ابزار گردند. اعمال این دو پوشش بر روی زیر لایه های مختلف می تواند توسط فرآیند های مختلفی صورت گیرد. انتخاب نوع فرایند پوشش‌دهی می‌تواند تا حد زیادی بر ساختار، خواص مکانیکی و رفتار تریبولوژیکی این پوشش‌ها تأثیر گذار باشند. بر اساس مطالعات و بررسی‌های انجام شده تا کنون کار چندانی بر روی مقایسه این دو پوشش هنگامی که به روش EB-PVD (Electron Beam Gun PVD) انجام شده باشد، صورت نپذیرفته است. در این پژوهش پس از اعمال سیکل عملیات حرارتی متداول سخت کردن شامل آستنیته کردن، کوئنچ و تمپر، ابتدا پوشش‌های تک‌لایه TiN و TiCN و چندلایه TiN– TiCN- TiN به روش EB-PVD برروی فولاد ابزار D2 اعمال شد. سپس با استفاده از میکروسکوپ‌های الکترونی روبشی SEM، نیروی اتمی AFM، دستگاه نانوایندنتور، دستگاه پراش پرتو ایکس و همچنین انجام آزمون گلوله بر روی دیسک، سختی و رفتار تریبولوژیکی دو پوشش TiN و TiCN چه به صورت تک‌لایه و یا چندلایه مورد مطالعه قرار گرفت. تجزیه و تحلیل الگوهای پراش پرتو ایکس در پوشش‌های ایجاد شده و استفاده از رابطه شرر گویای این مطلب است که پوشش‌های ایجاد شده با ضخامتی 2 تا 3 میکرون دارای ساختاری نانو با اندازه دانه در حدود 5 تا 6 میکرون می‌باشند. میزان زبری سطح پوشش‌های ایجاد شده برای پوشش های TiN و TiCN و چندلایه TiN– TiCN- TiN به ترتیب برابر با 12و22و29 نانومتر بدست آمد. نتایج آزمون‌های نانوسختی سنجی و همچنین سایش نشان می‌دهند‌که بالاترین سختی و مقاومت سایشی مربوط به پوشش TiCN و کمترین متعلق به پوشش TiN است در حالی که پوشش چندلایه در بین این دو قرار دارد.
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Al과 Si사이에서 Ti의 충진처리가 확산방지막 성능에 미치는 영향에 대해서 조사하였다. TiN의 충진처리는 450˚C의 N2 분위기에서 30분간 열처리함으로써 행하였다. TEM 분석을 통해 갓 증착된 TiN의 결정립 사이에는 약 10-20A 정도의 고체물질이 없거나 TiN에 비해 밀도가 매우 낮은 공간이 존재함을 알 수 있었다. 또한 충진처리된 TiN의 경우에는 이러한 공간의 폭이 10A 이하로 줄어듦을 알 수 있었다. RBS와 AES 분석에 의해 갓 증착된 TiN는 dir 7at.% 정도의 산소를 함유하고 있었고, 충진처리된 TiN는 약 10-15at.%의 산소를 함유하고 있었다. 갓 증착된 TiN와 충진처리된 TiN를 확산방지막으로 시험한 결과, 갓 증착된 TiN는 650˚C, 1시간의 열처리 후에 Al 스파이크와 Si 패임자국의 형성으로 이해 파괴되었다. 하지만 충진처리된 TiN의 경우에는 같은 열처리 조건에서 Al 스파이크나 Si 패임자국을 전혀 찾아볼수 없었다. 따라서, TiN의 충진처리가 Al과 Si사이에서 확산 방지막 성능을 크게 향상시켜주는 효과가 있음을 알 수 있었다. 이와 같은 충진처리 효과는 TiN의 결정립계의 간격이 줄어듦에 의해서 빠른 확산 경로인 결정립계를 통한 확산이 감소하는 것에 기인하는 것으로 이해된다.
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Conditions for vapour growth of tin films containing α2-Sn, a recently observed unusual tin structure, are described. The formation of tin films consisting of unusual tin structures was found to depend on the temperature of the tin source, and on the distance between the tin source and the growing film.
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The nationally-recognized Susquehanna
Chorale will delight audiences of all
ages with a diverse mix of classic and
contemporary pieces. The ChoraleAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂA¢AÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂs
performances have been described
as AÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂA¢AÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂemotionally unfiltered, honest
music making, successful in their
aim to make the audience feel,
to be moved, to be part of the
performance - and all this while
working at an extremely high
musical level.AÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂA¢AÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂA Experience choral
singing that will take you to new
heights!
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[공기│SiO₂│TiN│유리]설계의 반사율이 가시광선 영역에서 0이 되는 TiN의 이상적인 복소수 굴절률을 계산하였다. TiN과 SiO₂의 각 층의 두께 변화에 따른 2층 무반사 코팅의 반사율을 전산모의하였으며, 그 결과 TiN의 두께를 조절함으로써 최저 반사율 영역의 폭과 반사율을 변화시킬 수 있었고, SiO₂층의 두께를 조절함으로써 반사율이 최저가 되는 중심을 이동시킬 수 있었다. RF 마크네트론 스퍼터링 방법으로 증착한 TiN 박막의 화학적, 구조적, 전기적 특성은 각각 Rutherford backscattering spectroscopy (RBS), atomic force microscope(AFM), 4점 탐침 측정기를 이용하였다. 또한 TiN 박막과 2층 무반사 코팅의 광학적 특성은 분광광도계와 variable angle spectroscopic ellipsometer (VASE)를 이용하여 조사하였다. AFM 측정 결과 TiN 박막의 rms 거칠기는 9~10 Å으로 비교적 박막의 표면은 균일하고, 높은 기판온도에서 증착한 TiN 박막의 비저항은 4점 탐침 측정 결과 360~730 μΩ ㎝로 매우 낮으며, RBS 측정 결과 Ti:O:N=1:0.65:0.95 비율로 산소가 포함되어 있음을 알았다. 이러한 TiN 박막의 특성과 전산모의를 바탕으로 증착한 TiN층을 이용한 2층 무반사 무정전 코팅 [공기│SiO₂│TiN│유리]의 반사율은 440~650 ㎚ 영역에서 0.5% 미만이었다.
Isotopes of tin
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