厚度均匀葛电沉积<sub> 23</sub>锑<sub> 7</sub>取值<sub> 70</sub>和As<sub> 40</sub>取值<sub> 60</sub>硫系玻璃薄膜
Summary
A method of uniform thickness solution-derived chalcogenide glass film deposition is demonstrated using computer numerical controlled motion of a single-nozzle electrospray.
Abstract
溶液为基础的电膜沉积，这与连续，辊到辊处理兼容，施加到硫族化物玻璃。两个硫系成分都 证明：GE 23锑7第70和40 号第60条，这都被用于平面中红外（中红外）微光器件广泛的研究。在这种方法中，均匀厚度的薄膜可通过使用计算机数字控制（CNC）运动的制造。硫属化物玻璃（CHG）通过沿蛇形路径单个喷嘴书面在衬底上。膜真空以除去残余的溶剂和致密膜下进行一系列的100℃和200℃之间的热处理。基于传输傅里叶变换红外光谱（FTIR）和表面粗糙度测量中，发现这两种组合物以适合于在中红外区域操作平面器件的制造。残留溶剂去除被认为是更快的为40秒60薄膜相比，戈23锑7第70。基于电的优势，梯度折射率（GRIN）中红外透明涂层的直接打印设想，由于在该研究中两种组合物的折射率之差。
Introduction
硫系玻璃（CHGS）是其广泛红外线传输和顺从到均匀的厚度，毯膜沉积1-3公知的。片上的波导，谐振器，和其他光学元件然后可以通过光刻技术从该膜上形成，然后随后的聚合物涂层来制造微光器件4-5。我们寻求发展的一个重要应用是小型，廉价，高度敏感的化学传感在中红外，许多有机物质具有光学特征6操作系统的设备。微光化学传感器能在恶劣的环境中，如邻近的核反应堆，其中，暴露于辐射（γ和α）可能被部署。因此，CHG电材料的光学性质的修饰的广泛的研究是至关重要的，并会在另一篇论文中报告。在这篇文章中，CHGS的电膜沉积展的，因为它是一种方法最近才适用于CHGS 7。
现有的膜沉积方法可分为两类：气相沉积技术，如散装CHG目标热蒸发，和溶液衍生技术，如通过旋涂溶解在胺溶剂CHG的溶液。通常，溶液衍生膜倾向于导致光信号中的较高的损失，由于在膜基质3的残留溶剂的存在下，但溶液衍生技术通过蒸镀一个独特的优点是纳米颗粒的简单掺入（ 例如，量子点或量子点）之前，旋涂8-10。然而，纳米粒子的聚集已经在旋涂膜10观察到。此外，尽管气相沉积和旋涂的方法是公适合于均匀的厚度，毯膜的形成，他们不能够很好的局部沉积，或工程化的非均匀厚度的膜。 Furthermore，旋涂的放大是困难的，因为由于从基板径流高的材料浪费，因为它不是一个连续的过程11。
为了克服一些当前CHG薄膜沉积技术的局限，我们已经调查电到CHG材料体系中的应用。在此过程中，气溶胶喷雾可以在CHG溶液的通过施加高电压电场7形成。因为它是一个连续过程，是用卷到卷处理兼容，接近100％的使用的材料是可能的，这是通过旋涂的优点。此外，我们已经提出，在个别CHG气溶胶小滴单个量子点的隔离可能导致更好的QD的分散性，由于带电液滴被空间自分散由库仑斥力，结合高表面积的液滴的更快的干燥动力学该量子点的运动尽量减少因增大液滴的粘度，同时在飞行中，12 7，最后，局部沉积是可用于制造GRIN涂层的优点。与电QD都掺入和GRIN制造CHG的探索目前正在进行提交作为以后的文章。
在本公开中，电的灵活性是通过两个局部沉积和均匀厚度的薄膜证明。调查薄膜平面光子应用的适宜性，传输傅里叶变换红外（FTIR）光谱，表面质量，厚度，和被利用折射率测量。
Protocol
Representative Results
Discussion
在沉积相对于衬底喷雾蛇形运动均匀厚度薄膜的开始时，薄膜厚度分布正在增加。一旦在y方向上移动的距离超过了喷雾（在衬底抵达时）的直径，所述流率变为大约相当于用于在衬底上的每个点，和厚度均匀性的实现。以确定一个均匀厚度电喷雾薄膜，理论膜厚T的适当的沉积参数，被利用。这是通过等式1，这是从在表1中所示的沉积参数导出给出。
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Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Funding for this work was provided by Defense Threat Reduction Agency contracts HDTRA1-10-1-0073: HDTRA1-13-1-0001.
Materials
| 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 |
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