A method of uniform thickness solution-derived chalcogenide glass film deposition is demonstrated using computer numerical controlled motion of a single-nozzle electrospray.
الحل القائم على فيلم electrospray الترسيب، والذي يتوافق مع المستمر، وتجهيز لفة إلى لفة، وتطبيقها على نظارات اعتماد chalcogenide. وأظهرت اثنين من مكونات اعتماد chalcogenide: قه 23 بينالي الشارقة 7 S 70 و 40 S 60، والتي على حد سواء تم دراستها على نطاق واسع في منتصف الأشعة تحت الحمراء (منتصف IR) الأجهزة microphotonic مستو. في هذا النهج، هي ملفقة الأفلام سمك موحدة من خلال استخدام العددية الكمبيوتر التي تسيطر عليها (CNC) الحركة. هو مكتوب الزجاج اعتماد chalcogenide (تغير) على الركيزة التي كتبها فوهة واحدة على طول مسار اعوج. وتعرض أفلام لسلسلة من العلاجات الحرارة بين 100 درجة مئوية و 200 درجة مئوية تحت فراغ لابعاد المذيبات المتبقية وdensify الأفلام. وبناء على فورييه انتقال تحويل الأشعة تحت الحمراء (FTIR) الطيفي وسطح القياسات خشونة، تم العثور على كل من التراكيب لتكون مناسبة لتصنيع أجهزة مستو العاملة في المنطقة منتصف الأشعة تحت الحمراء. المذيبات المتبقيةتم العثور على إزالة لتكون أسرع بكثير لو40 S 60 فيلم بالمقارنة مع قه 23 بينالي الشارقة 7 S 70. واستنادا إلى مزايا electrospray، ومن المتوقع الطباعة مباشرة من معامل الانكسار (غرين) منتصف الأشعة تحت الحمراء طلاء شفاف التدرج، نظرا للاختلاف في معامل الانكسار من التراكيب اثنين في هذه الدراسة.
نظارات اعتماد chalcogenide (ChGs) معروفة لنقل الأشعة تحت الحمراء واسعة وقابليته للسمك موحد، بطانية فيلم ترسب 1-3. على رقاقة الدليل الموجي، المرنانات، والمكونات البصرية الأخرى ويمكن بعد ذلك أن تتشكل من هذا الفيلم من تقنيات الطباعة، ومن ثم طلاء البوليمر لاحقا إلى افتعال الأجهزة microphotonic 4-5. تطبيق واحد الرئيسي الذي نسعى إلى تطوير وصغيرة وغير مكلفة وحساسة للغاية أجهزة الاستشعار الكيميائية التي تعمل في منتصف الأشعة تحت الحمراء، حيث لها العديد من الأنواع العضوية التوقيعات البصرية 6. أجهزة استشعار كيميائية Microphotonic يمكن نشرها في بيئات قاسية، مثل قرب المفاعلات النووية، حيث التعرض للإشعاع (غاما وألفا) هو المرجح. ومن ثم دراسة موسعة لتعديل الخصائص البصرية للمواد electrospray تغير أمر بالغ الأهمية، وسوف يبلغ في ورقة أخرى. في هذه المقالة، هو معروض ترسب الفيلم electrospray من ChGs، كما أنه هو وسيلة إلا في الآونة الأخيرةتطبق على ChGs 7.
ويمكن تصنيف الطرق فيلم ترسب القائمة إلى فئتين: تقنيات ترسيب البخار، مثل التبخير الحراري للأهداف الأكبر تغير، والتقنيات المستمدة من الحل، مثل تدور طلاء حل تغير المذاب في مذيب أمين. عموما، والأفلام المستمدة حل تميل أن يتسبب في خسائر العليا للإشارة الضوء بسبب وجود المذيبات المتبقية في مصفوفة الفيلم 3، ولكن ميزة فريدة من التقنيات المستمدة حل على ترسيب البخار هو دمج بسيط من الجسيمات النانوية (على سبيل المثال، النقاط الكمومية أو نقاط الكمية) السابقة تدور طلاء 8-10. ومع ذلك، فقد لوحظ تجميع الجسيمات النانوية في الأفلام المغلفة تدور 10. وبالإضافة إلى ذلك، في حين أن النهج ترسب وتدور طلاء بخار مناسبة تماما لتشكيل سمك موحد، والأفلام بطانية، فإنها لا تصلح جيدا لترسبات محلية، أو هندسيا الأفلام سمك غير موحدة. Furthermore، على نطاق والمتابعة تدور طلاء صعب بسبب النفايات مواد عالية بسبب الاعادة من الركيزة، ولأنها ليست عملية مستمرة 11.
من أجل التغلب على بعض القيود المفروضة على تقنيات فيلم ترسب الحالية تغير، قمنا بدراسة تطبيق electrospray إلى نظام المواد التغيير في هذه العملية، رش الهباء الجوي يمكن أن تتكون من الحل تغير من خلال تطبيق حقل كهربائي عالي الجهد (7). لأنها عملية مستمرة والذي يتوافق مع تجهيز لفة إلى لفة، القريب استخدام 100٪ من المواد غير ممكن، وهو ميزة على تدور طلاء. وبالإضافة إلى ذلك، اقترحنا أن عزل نقاط الكمية واحدة في قطرات تغير الهباء الجوي الفردية يمكن أن يؤدي إلى تحسين QD التشتت، ويرجع ذلك إلى قطرات اتهم يجري مكانيا تفريق الذاتي من قبل التنافر Coulombic، جنبا إلى جنب مع حركية تجفيف أسرع من قطرات مساحة سطح عالية التي تقلل من حركة نقاط الكمية نظرا لزيادة اللزوجة من قطرات بينما في رحلة 7 و 12. وأخيرا، ترسب في المكان هو ميزة التي يمكن استخدامها لصنع الطلاء غرين. الاستكشافات في كل من التأسيس QD وغرين تصنيع تغير مع electrospray جارية لتقديمها كمادة المستقبلية حاليا.
في هذا المنشور، وأظهرت مرونة electrospray من قبل كل من ترسبات المترجمة والأفلام سماكة موحدة. للتحقيق في مدى ملاءمة الأفلام للتطبيقات الضوئية مستو، نقل تحويل فورييه الأشعة تحت الحمراء (FTIR) الطيفي، نوعية السطح، والسمك، وتستخدم قياسات معامل الانكسار.
في بداية فيلم سمك موحد المودعة لدى حركة اعوج من رذاذ المتعلقة الركيزة، والوضع سماكة الفيلم آخذ في الازدياد. وبمجرد أن المسافة المقطوعة في ص الاتجاه يتجاوز قطرها من الرذاذ (عند وصولهم إلى الركيزة)، فإن معدل تدفق يصبح معادلا تقريبا على كل نقطة على الركيزة، وتحقيق التوح…
The authors have nothing to disclose.
Funding for this work was provided by Defense Threat Reduction Agency contracts HDTRA1-10-1-0073: HDTRA1-13-1-0001.
Ethanolamine | Sigma-Aldrich | 411000-100ML | 99.5% purity |
Si wafer | University Wafer | 1708 | Double side polished, undoped |
Syringe | Sigma-Aldrich | 20788 | Hamilton 700 series, 50 microliter volume |
Syringe pump | Chemyx | Nanojet | |
CNC milling machine | MIB instruments | CNC 3020 | |
Power supply | Acopian | P015HP4 | AC-DC power supply, 15 kV, 4 mA |