Изготовление ультра-тонкий цветной фильмов с сильно поглощающих средств массовой информации с использованием угла наклона осаждения
Summary
Мы представляем подробный метод для изготовления ультра-тонкий цветной пленки с улучшенными характеристиками для оптических покрытий. Технология нанесения косым углом, с помощью электронного луча испарителя позволяет перестройки улучшение цвета и чистоты. Готовых фильмов Ge и Au на подложках Si были проанализированы измерения коэффициента отражения и преобразования цветовой информации.
Abstract
Ультра-тонкопленочных структур были изучены широко для использования в качестве оптических покрытий, но производительность и изготовление проблемы сохраняются. Мы представляем расширенный метод для изготовления ультра-тонкий цветной пленки с улучшенными характеристиками. Предлагаемый процесс устраняет несколько проблем изготовления, включая обработку большой площади. В частности Протокол описывает процесс для изготовления ультра-тонкий цветной пленки с помощью испарителя пучка электронов для осаждения угол наклона германий (Ge) и золота (Au) на субстратов кремния (Si). Фильм пористость, производимые осаждения угол наклона вызывает изменения цвета в ультра-тонкой пленки. Степень изменения цвета зависит от таких факторов, как осаждение угол и пленки толщиной. Изготовлены образцы ультра-тонкий цветной пленки, показали улучшение цвета перестройки и цвет чистоты. Кроме того измеренной отражения готовых образцов был преобразован в хроматической значения и проанализированы с точки зрения цвета. Ожидается, что наши ультра-тонкой пленки, фабрикуют метод использоваться для различных приложений ультра-тонкой пленки как гибкие цвет электродов, тонкопленочных солнечных батарей и светофильтры. Кроме того здесь процесс для анализа цвета изготовлены образцы широко полезно для изучения различных структур color.
Introduction
В целом производительность тонкопленочных оптических покрытий на основе типа оптических помех, которые они производят, например высоким отражением или передачи. В диэлектрических тонких пленок интерференция можно получить просто путем удовлетворения условий, таких как квартал волны толщина (λ/4Н). Вмешательство принципы давно используется в различных оптических приложений, таких как Интерферометры Фабри-Перо и распределенных Брэгг отражатели1,2. В последние годы тонкопленочных структур с использованием высоко впитывающим материалом, например, металлов и полупроводников были широко изучены3,4,5,6. Сильный интерференция может быть получено тонкопленочные покрытие абсорбирующий полупроводниковых материалов на металлизированные, которая производит изменения нетривиальных фазы в отраженных волн. Этот тип структуры позволяет ультра-тонких покрытий, которые значительно тоньше, чем диэлектрической тонкопленочных покрытий.
Недавно, мы изучали пути улучшения цвета перестройки и чистоту цвета высоко абсорбирующий тонких пленок с помощью пористость7. Контролируя пористость хранение фильма, эффективный преломления среды тонкопленочных могут быть изменены8. Это изменение в эффективной преломления позволяет оптических характеристик необходимо улучшить. Исходя из этого, мы разработали ультра-тонкий цветной пленки с различной толщины и пористости путем вычисления с использованием строгий спаренных волновой анализ (RCWA)9. Наш дизайн представляет цветов с различными фильм толщины на каждом пористость7.
Мы используем простой метод, угол наклона осаждения, контролировать пористость высоко абсорбирующий тонкопленочных покрытий. Угол наклона осаждения техники в основном сочетает в себе типичный осаждения системы, например электронно пучка испарителя или тепловой испарителя, с наклонной субстрата10. Косым углом падающий поток создает атомной слежка, который производит областей, что поток пара не может достичь непосредственно11. Угол наклона осаждения техника широко используется в различных тонкопленочных покрытий приложений12,,1314.
В этой работе мы подробно процессов для изготовления ультра-тонкий цветной пленки по косой осаждения, с помощью испарителя пучка электронов. Кроме того дополнительные методы для обработки больших площадей представляются отдельно. Помимо шагов процесса подробно описаны некоторые заметки, которые должны быть приняты во внимание в процессе изготовления.
Мы также обзор процессов для измерения коэффициента отражения готовых образцов и преобразования цветовой информации для анализа, так что они могут быть выражены в системе координат цвета и RGB значения15. Кроме того обсуждаются некоторые вопросы для рассмотрения в процессе изготовления ультратонких цвета фильмов.
Protocol
Representative Results
Discussion
В обычных тонкопленочных покрытий для окраски3,4,5,6цвет можно управлять путем изменения различных материалов и регулируя толщину. Выбор материалов с различными показателями преломления ограничен для настройки разл?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование было поддержано беспилотных транспортных средств расширенный основной технологии программа исследований и разработок через беспилотный автомобиль передовых исследований центр (UVARC) финансируется министерством науки, ИКТ и будущего планирования, Республика Корея ( 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).
