ייצור של סרטים צבע דקים עם מאוד קליטת מדיה באמצעות התצהיר זווית אלכסונית
Summary
אנו מציגים שיטה מפורטת בדיית צבע דקים סרטים עם תכונות משופרות של ציפויים אופטיים. הטכניקה התצהיר זווית אלכסונית באמצעות המאייד קרן של אלקטרונים מאפשרת שיפור צבע tunability וטוהר. סרטים מפוברק של ג ‘ נרל אלקטריק ו- Au-סי סובסטרטים נותחו על ידי השתקפות ומדידות, המרת מידע צבע.
Abstract
סרט דקים מבנים נחקרו בהרחבה לשימוש כמו ציפוי אופטי, אך אתגרים ביצועים פבריקציה יישארו. אנו מציגים שיטה מתקדמת עבור בדיית צבע דקים סרטים עם מאפיינים משופרים. התהליך המוצע מטפל במספר בעיות ייצור, כולל עיבוד שטח גדול. באופן ספציפי, הפרוטוקול מתאר תהליך של בדיית סרטים צבע דקים באמצעות של המאייד אלומת אלקטרונים עבור התצהיר זווית אלכסונית של גרמניום (לתת), זהב (Au) על מצעים צורן (Si). הסרט נקבוביות המיוצר על ידי התצהיר זווית אלכסונית גורם שינויי צבע בסרט דקים. מידת שינוי הצבע תלוי בגורמים כגון עובי זווית וקולנוע התצהיר. מפוברק דוגמיות של צבע דקים הסרטים הראה שיפור צבע tunability וטוהר צבע. בנוסף, נמדד השקיפות של הדגימות מפוברק להמיר ערכים כרומטית וניתח צבעוני. הסרט שלנו דקים בדיית שיטת צפוי לשמש ליישומים דקים קולנוע שונים כגון אלקטרודות צבע גמיש סרט דק תאים סולריים, מסננים אופטיים. כמו כן, התהליך פותח כאן לניתוח הצבע של הדגימות מפוברק שימושית בהרחבה לימוד מבנים צבע שונים.
Introduction
באופן כללי, הביצועים של הסרט דק ציפוי אופטי מבוסס על הסוג של הפרעה אופטי שהם מייצרים, כגון השתקפות גבוהה או שידור. דק מבודד-סרטים, ניתן להשיג הפרעות אופטי פשוט על-ידי סיפוק תנאים כגון רבעון גל עובי (λ/4n). עקרונות התערבות זמן רב השתמשו ביישומים אופטיים שונים כגון אינטרפרומטרים פאברי-פרו ו מבוזרת בראג מחזירי אור1,2. בשנים האחרונות, סרט דק מבנים באמצעות חומרי ספיגה גבוהה כגון מתכות, מוליכים למחצה היה נרחב למד3,–4,–5,–6. הפרעה אופטי חזק ניתן להשיג על ידי סרט דק ציפוי של חומר מוליך למחצה סופג על סרט מתכת, אשר מייצר שינויים שלב לא טריוויאלי הגלים משתקף. סוג זה של המבנה מאפשרת ציפויים דקים אשר הם הרבה יותר רזה מאשר ציפויים סרט דק מבודד.
לאחרונה, למדנו על דרכים ולשיפור tunability צבע צבע טוהר סופג מאוד דק-סרטים באמצעות נקבוביות7. על ידי שליטה שהנקבוביות הן של הסרט הופקדו, שבירה יעיל של המדיום סרט דק יכול להיות שונה8. השינוי במדד השבירה יעיל מאפשר את מאפייני אופטי להשתפר. בהתבסס על האפקט הזה, תיכננו סרטים צבע דקים בעוביים שונים, porosities על-ידי חישובים תוך שימוש קפדני גל בשילוב ניתוח (RCWA)9. העיצוב שלנו מציג צבעים עם עוביים שונים הסרט-כל נקבוביות7.
אנחנו מועסקים שיטה פשוטה, התצהיר זווית אלכסונית, כדי לשלוט את נקבוביות ציפויים סרט דק מאוד סופג. הטכניקה התצהיר זווית אלכסונית בעצם משלב מערכת התצהיר טיפוסיים, כגון המאייד קרן אלקטרונים או מפזר חום, עם המצע מוטה10. זווית אלכסונית של השטף האירוע יוצר צל האטום, אשר מפיק אזורי כי שטף אדי לא יכול להגיע ישירות11. הטכניקה התצהיר זווית אלכסונית כבר בשימוש נרחב שונים ציפוי דק יישומים12,13,14.
בעבודה זו, אנו מפרטים את התהליכים עבור בדיית צבע דקים סרטים מאת תצהיר עקיפה באמצעות המאייד קרן של אלקטרונים. כמו כן, שיטות נוספות עבור עיבוד שטח גדול מוצגים בנפרד. בנוסף השלבים בתהליך, כמה הערות זה צריך להילקח בחשבון בתהליך ייצור מוסברים בפירוט.
אנו גם בודקים תהליכים למדידת השקיפות של הדגימות מפוברק, והפיכתם נתוני צבע של ניתוח, כך הם יכולים לבוא לידי ביטוי קואורדינטות CIE צבע ו- RGB ערכים15. יתר על כן, בעיות לשקול בתהליך ייצור של סרטים צבע דקים הם דנו.
Protocol
Representative Results
Discussion
בסרט דק קונבנציונאלי ציפויי צבע3,4,5,6, הצבע יכול להיות נשלט על-ידי שינוי חומרים שונים ושינוי העובי. בחירת חומרים עם מדדי השבירה שונה מוגבל עבור כוונון צבעים שונים. להירגע מגבלה זו, נוכל לנצל את התצהיר זווית אלכסונית כדי צ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי מאוישת כלי רכב מתקדמים Core טכנולוגיה ומחקר תוכנית פיתוח דרך ותחום הרכב מתקדם מחקר מרכז (UVARC) במימון של משרד המדע, ICT ותכנון העתיד, (רפובליקה של קוריאה 2016M1B3A1A01937575)
Materials
| KVE-2004L | Korea Vacuum Tech. Ltd. | E-beam evaporator system | |
| Cary 500 | Varian, USA | UV-Vis-NIR spectrophotometer | |
| T1-H-10 | Elma | Ultrasonic bath | |
| HSD150-03P | Misung Scientific Co., Ltd | Hot plate | |
| Isopropyl Alcohol (IPA) | OCI Company Ltd. | Isopropyl Alcohol (IPA) | |
| Buffered Oxide Etch 6:1 | Avantor | Buffered Oxide Etch 6:1 | |
| Acetone | OCI Company Ltd. | Acetone | |
| 4inch Silicon Wafer | Hi-Solar Co., Ltd. | 4inch Silicon Wafer (P-100, 1-20 ohm.cm, Single side polished, Thickness: 440±20μm) | |
| 2inch Silicon Wafer | Hi-Solar Co., Ltd. | 2inch Silicon Wafer (P-100, 1-20 ohm.cm, Single side polished, Thickness: 440±20μm) |
References
- Macleod, H. A. Thin-film optical filters. Institute of Physics Publishing. 3, (2001).
- Baumeister, P. W. . Optical Coating Technology. , (2004).
- Kats, M. A., Blanchard, R., Genevet, P., Capasso, F. Nanometre optical coatings based on strong interference effects in highly absorbing media. Nat. Mater. 12, 20-24 (2013).
- Kats, M. A., et al. Ultra-thin perfect absorber employing a tunable phase change material. Appl. Phys. Lett. 101 (22), 221101 (2012).
- Lee, K. T., Seo, S., Lee, J. Y., Guo, L. J. Strong resonance effect in a lossy medium-based Optical Cavity for angle robust spectrum filters. Adv. Mater. 26 (36), 6324-6328 (2014).
- Song, H., et al. Nanocavity enhancement for ultra-thin film optical absorber. Adv. Mater. 26 (17), 2737-2743 (2014).
- Yoo, Y. J., Lim, J. H., Lee, G. J., Jang, K. I., Song, Y. M. Ultra-thin films with highly absorbent porous media fine-tunable for coloration and enhanced color purity. Nanoscale. 9 (9), 2986-2991 (2017).
- Garahan, A., Pilon, L., Yin, J., Saxena, I. Effective optical properties of absorbing nanoporous and nanocomposite thin films. J. Appl. Phys. 101 (1), 014320 (2007).
- Moharam, M. G. Coupled-wave analysis of two-dimensional dielectric gratings. Proc. SPIE. 883, 8-11 (1988).
- Robbie, K., Sit, J. C., Brett, M. J. Advanced techniques for glancing angle deposition. J. Vac. Sci. Technol. B. 16 (3), 1115-1122 (1998).
- Hawkeye, M. M., Brett, M. J. Glancing angle deposition: Fabrication, properties, and applications of micro- and nanostructured thin films. J. Vac. Sci. Technol. A. 25 (5), 1317-1335 (2007).
- Jang, S. J., Song, Y. M., Yu, J. S., Yeo, C. I., Lee, Y. T. Antireflective properties of porous Si nanocolumnar structures with graded refractive index layers. Opt. Lett. 36 (2), 253-255 (2011).
- Jang, S. J., Song, Y. M., Yeo, C. I., Park, C. Y., Lee, Y. T. Highly tolerant a-Si distributed Bragg reflector fabricated by oblique angle deposition. Opt. Mater. Exp. 1 (3), 451-457 (2011).
- Harris, K. D., Popta, A. C. V., Sit, J. C., Broer, D. J., Brett, M. J. A Birefringent and Transparent Electrical Conductor. Adv. Funct. Mater. 18 (15), 2147-2153 (2008).
- Fairman, H. S., Brill, M. H., Hemmendinger, H. How the CIE 1931 color-matching functions were derived from Wright-Guild data. Color Research & Application. 22 (1), 11-23 (1997).
- Oliver, J. B., et al. Electron-beam–deposited distributed polarization rotator for high-power laser applications. Opt. Exp. 22 (20), 23883-23896 (2014).
