Diese Forschung wurde durch unbemannte Fahrzeuge erweiterte Core Technology Research and Development Program durch die unbemannten Fahrzeug Advanced Research Center (UVARC) gefördert durch das Ministerium für Wissenschaft, IKT und Zukunft planen, die Republik Korea (unterstützt. 2016M1B3A1A01937575)

Vorsicht: einige in diesem Protokoll verwendeten Chemikalien (d.h., gepufferte Oxid Ätzmittel, Isopropyl-Alkohol, etc.) können gesundheitsschädlich sein. Konsultieren Sie bitte alle relevanten Sicherheitsdatenblätter, bevor irgendwelche Probenvorbereitung stattfindet. Geeigneten persönlichen Schutzausrüstung (z.B., Laborkittel, Schutzbrille, Handschuhe, etc.) zu nutzen und technische Kontrollen (z.B. nasse Station, Rauch, Hood, etc.) beim Umgang mit Ätzmittel und Lösungsmitteln.
 1. Vorbereitung des Untergrunds Si <ol><li>mit einem Diamantenschleifer, 2 x 2 cm 4 Zoll Silizium (Si) Wafer geschnitten große Quadrate. Um farbige Muster zu machen, das Substrat wird in der Regel geschnitten 2 cm x 2 cm, aber größer ist, je nach Größe der Probenhalter für schrägen Winkel Abscheidung verwendet werden kann.</li>
	<li>Um native Oxid mit Polytetrafluorethylen (PTFE) Wagen zu entfernen, tauchen die gespalten Si-Substraten im gepufferten Oxid Ätzmittel (BOE) für 3 Vorsicht s.: Bitte tragen Sie geeignete Schutzmaßnahmen für die Sicherheit.</li>
	<li>Sauber gespalten Si-Substraten sequenziell in Aceton, Isopropylalkohol (IPA) und deionisiertes (DI) Wasser für 3 s.
	<ol><li>Verwendung von PTFE Reinigung Jig, beschallen die gespalten Si-Substraten mit Aceton in ein Ultraschallbad für 3 min bei einer Frequenz von 35 kHz.</li>
		<li>Um das Aceton entfernen, spülen Sie die gespalten Si-Substraten mit IPA.</li>
		<li>Als letzter Schritt der Reinigung, spülen Sie die gespalten Si-Substraten mit VE-Wasser.</li>
	</ol></li> <li>, Feuchtigkeit, entfernen trocken sauber Substrates mit einem Blasrohr Stickstoff halten Sie es mit einer Pinzette.</li></ol> 2. Ablagerung von der Au-Reflektor <ol><li>mit Zange und Carbon Band, die gereinigten Si Substraten auf einem flachen Probenhalter zu beheben und bringen Sie die Halterung in die Kammer von den Elektronen Strahl Verdampfer mit Ti und Au Quellen.</li>
	<li>Evakuierung die Kammer für 1 h, hohes Vakuum zu erreichen. Der Basisdruck der Vakuumkammer sollte 4 x 10 -6 Torr.</li>
	<li>Kaution die Ti-Schicht als Adhäsion Schicht mit einer Dicke von 10 nm bei ca. 5-7 % der Elektronen Strahl macht gesteuert im manuellen Modus mit einer DC-Spannung von 7,5 kV, verleiht eine Abscheiderate 1 Å / Sek. 
	Hinweis: Eine Cr-Schicht mit gleicher Dicke, statt ein Ti-Schicht kann als die Adhäsion Schicht abgeschieden werden.</li>
	<li>Kaution Au Schicht als eine Reflexionsschicht auf eine Dicke von 100 nm mit 13-15 % der Elektronen Strahl macht gesteuert im manuellen Modus mit einer DC-Spannung von 7,5 kV, verleiht eine Abscheiderate von 2 Å / Sek. 
	Hinweis: Die Dicke der Reflexionsschicht der Au kann größer sein als 100 nm. Einer Dicke von 100 nm lagert sich hier um die Reflexionsschicht so dünn wie möglich zu machen, unter Beibehaltung der optischen Eigenschaften der Au.</li>
	<li>Nach Au Abscheidung von Schichten, entlüften Sie die Kammer und die Proben entnehmen. Sie müssen mit der geneigten Probenhalter für die schrägen Winkel Abscheidung nachgeladen werden.</li>
</ol> 3. Vorbereitung der geneigt Probenhalter für schrägen Winkel Ablagerung Hinweis: Es gibt mehrere Methoden, die für schräge Abscheidung verwendet werden können wie die z-Achse rotierende 16 chuck, aber dies erfordert Geräte-Modifikation und Filme können nur in einem Winkel zu einem Zeitpunkt hinterlegt werden. Um die Änderungen in der Farbe von verschiedenen Ablagerung Winkel produziert effizient zu beobachten, verwendeten wir Probenhalter, die die Proben in verschiedenen Winkeln geneigt. Für Präzision kann der geneigte Probenhalter mit Metallverarbeitung Ausrüstung erfolgen. Jedoch in diesem Beitrag stellen wir eine einfache Methode, die leicht verfolgt werden kann.
<ol><li>Bereiten eine Metallplatte eine leicht biegsame Metall wie Aluminium gemacht.</li>
	<li>Die Metallplatte in drei 2 cm x 5 cm lange Stücke schneiden.</li>
	<li>Befestigen das Metallstück am Boden neben einem Winkelmesser, halten Sie die kurze Seite und beugen das Metall auf den gewünschten Abscheidung Winkel (d. h., 30°, 45° und 70°).</li>
	<li>Legen die verbogene Metallteile auf der 4-Zoll-Probenhalter mit Kohlenstoff Klebeband.</li>
</ol> 4. Schrägen Winkel Ablagerung von Ge Schicht Hinweis: In diesem Abschnitt beziehen sich auf die schematische Diagramme in Abbildung 1 der Proben auf die geneigte Probenhalter und poröse Ge Filme hinterlegt schräg nach Angle Deposition.
<ol><li>Vier Au hinterlegt Stichproben mit Carbon-Band auf eine geneigte Probenhalter in einem Winkel von 0°, 30°, 45° und 70°, bzw. zu beheben.</li>
	<li>Laden die Au hinterlegt Proben auf der geneigten Probenhalter in den Elektronen Strahl Verdampfer mit einer Ge-Quelle für schrägen Winkel Ablagerung.</li>
	<li>Evakuierung die Kammer für 1 h, hohes Vakuum zu erreichen. Der Basisdruck der Vakuumkammer sollte 4 x 10 -6 Torr.</li>
	<li>Hinterlegen die Ge-Schicht als eine farbgebende Schicht mit ca. 6-8 % der Elektronen Strahl macht gesteuert im manuellen Modus mit einer DC-Spannung von 7,5 kV, verleiht eine Abscheiderate 1 Å/sec. Die dicken Ablagerung der Ge-Schicht auf die vier Proben sind 10 nm, 15 nm, 20 nm und 25 nm bzw.. 
	Hinweis: Die Ablagerung dicken von 10 nm, 15 nm, 20 nm und 25 nm wurden ausgewählt, um die Vergleichbarkeit der ändert sich die Farbe für jeden Winkel der Ablagerung. Einem anderen Blickwinkel und Dicke (5-60 nm) können gewählt werden, um eine bestimmte Farbe zu erreichen.</li>
	<li>Nach Ge Abscheidung von Schichten, entlüften Sie die Kammer und die Proben herausnehmen.</li>
</ol> 5. Schrägen Winkel Abscheidung für großflächige Hinweis: Wenn die Größe des Beispiels verwendet für schrägen Winkel Ablagerung klein ist, kann es in Schritt 4 beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Jedoch, wenn die Größe der Stichprobe, fabriziert werden groß ist, wird es schwierig, Film Einheitlichkeit durch Variation in der Verdunstung-Fluss entlang der z-Achse 16 zu erhalten. Daher wird ein separater zusätzlicher Prozess, Schritt 5, erforderlich, um größere Proben zu fabrizieren und eine einheitliche Farbe zu erreichen.
<ol><li>Für ein 2-Zoll-Wafer, nach Hinterlegung der Au-Schicht auf der großen Stichprobe in Schritt 2, beheben die Au hinterlegt große Probe der 45° geneigten Probenhalter. 
	Hinweis: Da unsere geneigten Probenhalter kleine Proben passen soll, laden große Proben überhaupt die Winkel (d. h., 0°, 30°, 45° und 70°) Interferenzen zwischen Proben erstellt. Daher große Proben schräg in verschiedenen Winkeln in einem Arbeitsgang zu hinterlegen, ist es notwendig, eine geneigte Probenhalter für große Proben haben.</li>
	<li>Au hinterlegt große Stichprobe auf der geneigten Probenhalter in den Elektronen Strahl Verdampfer mit einer Ge-Quelle für schrägen Winkel Ablagerung laden. 
	Hinweis: Beim Laden von der Probenmaterials, die zweite Schicht der Ablagerung muss in die gleiche Richtung wie die ersten Ablagerung hinterlegt, so beachten Sie die Richtung des geladenen Samples. Der Einfachheit halber wird empfohlen, dass der Probenhalter geladen auf der Vorderseite der Kammer ist.</li>
	<li>Evakuierung die Kammer für 1 h bis hohes Vakuum zu erreichen. Der Basisdruck der Vakuumkammer sollte 4 x 10 -6 Torr.</li>
	<li>Hinterlegen die Ge-Schicht als eine farbgebende Schicht zu einer Deposition Dicke von 10 nm, die Hälfte der Ziel-Dicke von 20 nm, mit 6 bis 8 % der Elektronen Strahl macht gesteuert im manuellen Modus mit einer DC-Spannung von 7,5 kV, verleiht eine Abscheiderate 1 Å / Sek.</li>
	<li>Nach die Ablagerung der ersten Ge-Schicht beendet ist, die Kammer zu entlüften und nehmen Sie die Probe, weil die Probe neu positioniert und neu geladen werden muss.</li>
	<li>Fix zu dem geneigten Probenhalter Probe in eine Position, die auf dem Kopf stehend in Bezug auf die Position der ersten Ablagerung ist.</li>
	<li>Die Probe auf der geneigten Probenhalter mit der Ge-Quelle zu laden, so dass der Halter in die gleiche Richtung wie die ersten Ablagerung weist.</li>
	<li>Evakuierung die Kammer für 1 h, hohes Vakuum zu erreichen. Der Basisdruck der Vakuumkammer sollte 4 x 10 -6 Torr.</li>
	<li>Hinterlegen die Ge-Schicht als eine farbgebende Schicht zu einer Deposition Dicke von 10 nm, die Hälfte der Ziel-Dicke von 20 nm, mit 6 bis 8 % der Elektronen Strahl macht gesteuert im manuellen Modus mit einer DC-Spannung von 7,5 kV, verleiht eine Abscheiderate 1 Å / Sek.</li>
	<li>Nach Ge Abscheidung von Schichten, die Kammer zu entlüften und nehmen Sie das Beispiel.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Macleod, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thin-film+optical+filters.">Thin-film optical filters.</a> Institute of Physics Publishing. 3, (2001).</li><li>Baumeister, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Optical Coating Technology. , (2004).</li><li>Kats, M. A., Blanchard, R., Genevet, P., Capasso, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanometre+optical+coatings+based+on+strong+interference+effects+in+highly+absorbing+media.">Nanometre optical coatings based on strong interference effects in highly absorbing media.</a> Nat. Mater. 12, 20-24 (2013).</li><li>Kats, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-thin+perfect+absorber+employing+a+tunable+phase+change+material.">Ultra-thin perfect absorber employing a tunable phase change material.</a> Appl. Phys. Lett. 101 (22), 221101 (2012).</li><li>Lee, K. T., Seo, S., Lee, J. Y., Guo, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strong+resonance+effect+in+a+lossy+medium-based+Optical+Cavity+for+angle+robust+spectrum+filters.">Strong resonance effect in a lossy medium-based Optical Cavity for angle robust spectrum filters.</a> Adv. Mater. 26 (36), 6324-6328 (2014).</li><li>Song, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanocavity+enhancement+for+ultra-thin+film+optical+absorber.">Nanocavity enhancement for ultra-thin film optical absorber.</a> Adv. Mater. 26 (17), 2737-2743 (2014).</li><li>Yoo, Y. J., Lim, J. H., Lee, G. J., Jang, K. I., Song, Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-thin+films+with+highly+absorbent+porous+media+fine-tunable+for+coloration+and+enhanced+color+purity.">Ultra-thin films with highly absorbent porous media fine-tunable for coloration and enhanced color purity.</a> Nanoscale. 9 (9), 2986-2991 (2017).</li><li>Garahan, A., Pilon, L., Yin, J., Saxena, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effective+optical+properties+of+absorbing+nanoporous+and+nanocomposite+thin+films.">Effective optical properties of absorbing nanoporous and nanocomposite thin films.</a> J. Appl. Phys. 101 (1), 014320 (2007).</li><li>Moharam, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coupled-wave+analysis+of+two-dimensional+dielectric+gratings.">Coupled-wave analysis of two-dimensional dielectric gratings.</a> Proc. SPIE. 883, 8-11 (1988).</li><li>Robbie, K., Sit, J. C., Brett, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+techniques+for+glancing+angle+deposition.">Advanced techniques for glancing angle deposition.</a> J. Vac. Sci. Technol. B. 16 (3), 1115-1122 (1998).</li><li>Hawkeye, M. M., Brett, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glancing+angle+deposition:+Fabrication,+properties,+and+applications+of+micro-+and+nanostructured+thin+films.">Glancing angle deposition: Fabrication, properties, and applications of micro- and nanostructured thin films.</a> J. Vac. Sci. Technol. A. 25 (5), 1317-1335 (2007).</li><li>Jang, S. J., Song, Y. M., Yu, J. S., Yeo, C. I., Lee, Y. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antireflective+properties+of+porous+Si+nanocolumnar+structures+with+graded+refractive+index+layers.">Antireflective properties of porous Si nanocolumnar structures with graded refractive index layers.</a> Opt. Lett. 36 (2), 253-255 (2011).</li><li>Jang, S. J., Song, Y. M., Yeo, C. I., Park, C. Y., Lee, Y. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+tolerant+a-Si+distributed+Bragg+reflector+fabricated+by+oblique+angle+deposition.">Highly tolerant a-Si distributed Bragg reflector fabricated by oblique angle deposition.</a> Opt. Mater. Exp. 1 (3), 451-457 (2011).</li><li>Harris, K. D., Popta, A. C. V., Sit, J. C., Broer, D. J., Brett, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Birefringent+and+Transparent+Electrical+Conductor.">A Birefringent and Transparent Electrical Conductor.</a> Adv. Funct. Mater. 18 (15), 2147-2153 (2008).</li><li>Fairman, H. S., Brill, M. H., Hemmendinger, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+the+CIE+1931+color-matching+functions+were+derived+from+Wright-Guild+data.">How the CIE 1931 color-matching functions were derived from Wright-Guild data.</a> Color Research &amp; Application. 22 (1), 11-23 (1997).</li><li>Oliver, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron-beam&#8211;deposited+distributed+polarization+rotator+for+high-power+laser+applications.">Electron-beam&#8211;deposited distributed polarization rotator for high-power laser applications.</a> Opt. Exp. 22 (20), 23883-23896 (2014).</li></ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Die Farbe ist in herkömmlichen Dünnfilmbeschichtungen für Färbung3,4,5,6steuerbar durch verschiedene Materialien zu verändern und anpassen der Dicke. Die Wahl der Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes beschränkt sich für die Optimierung verschiedener Farben. Um diese Einschränkung zu erholen, ausgebeutet wir die schrägen Winkel Ablagerung zu Dünnschicht-Farbbeschichtung. ...

Im Allgemeinen basiert die Leistung der Dünnschicht-optische Beschichtungen auf die Art der optischen Störungen, die sie, wie z. B. hohe Reflexion oder Transmission produzieren. In dielektrischen Dünnschichten erhalten Sie optische Störungen durch Bedingungen wie Quartal Welle Dicke (λ/4n) erfüllen. Interferenz-Grundsätze wurden lange in verschiedenen optischen Anwendungen wie Fabry-Perot-Interferometer und verteilter Bragg Reflektoren1,2verwendet. In den letzten Jahren studierte Dünnfilm Strukturen mittels hoch saugfähige Materialien wie Metalle und Halbleiter allgemein wurden3,4,5,6. Starke optische Störungen erhalten Sie von Dünnfilm-Beschichtung eine saugfähige Halbleitermaterial auf einer Metallfolie, die nicht-triviale Phasenänderungen in den reflektierten Wellen produziert. Diese Art von Struktur ermöglicht ultra-dünnen Beschichtungen sind wesentlich dünner als dielektrische Dünnschicht-Beschichtungen.
Vor kurzem, studierte wir Möglichkeiten zur Verbesserung der Farbe Einstellbarkeit und Farbreinheit von hochabsorbierenden Dünnschichten mit Porosität7. Durch die Kontrolle der Porosität der abgeschiedenen Films, kann der effektive Brechungsindex des Mediums Dünnschicht-geänderte8sein. Diese Änderung in der effektive Brechungsindex ermöglicht die optischen Eigenschaften verbessert werden. Basierend auf diesen Effekt, entworfen wir ultra-dünnen Farbfilm mit unterschiedlichen dicken und Porositäten von Berechnungen mit strengen gekoppelten Welle Analyse (RCWA)9. Unser Design präsentiert mit unterschiedlichen Schichtdicken bei jeder Porosität7Farben.
Wir Beschäftigten eine einfache Methode, schrägen Winkel Ablagerung, die Porosität des hochabsorbierenden Dünnfilmbeschichtungen steuern. Die schrägen Winkel Ablagerung Technik kombiniert im Grunde eine typische Ablagerung System, z. B. ein Elektron Lichtstrahl Verdampfer oder thermischen Verdampfer mit einem geneigten Substrat10. Die schrägen Winkel des einfallenden Flussmittel schafft atomaren beschatten, produziert die Bereiche, in denen der Dampf-Flux11direkt erreichen kann. Die schrägen Winkel Ablagerung Technik hat in verschiedenen Dünnschicht-Beschichtung Anwendungen12,13,14eingesetzt.
In dieser Arbeit zeigen wir die Prozesse für die Herstellung von ultra-dünnen Farbfilmen durch schräge Ablagerung mit einem Elektron Lichtstrahl Verdampfer. Darüber hinaus werden zusätzliche Methoden zur großflächigen Verarbeitung separat ausgewiesen. Zusätzlich zu den Prozessschritten sind einige Hinweise, die bei der Fertigung berücksichtigt werden sollte im Detail erklärt.
Darüber hinaus prüfen wir Prozesse für die Messung des Reflexionsgrad der vorgefertigten Samples und Umwandlung in Farbinformationen für die Analyse, so dass sie in CIE Farbkoordinaten und RGB Werte15ausgedrückt werden können. Darüber hinaus sind einige Punkte zu beachten in der Fertigung von ultra-dünnen Farbfilmen erörtert.

<table><tbody><tr><td>&amp;nbsp;KVE-2004L</td><td>Korea Vacuum Tech. Ltd.</td><td></td><td>E-beam evaporator system</td></tr><tr><td>Cary 500</td><td>Varian, USA</td><td></td><td>UV-Vis-NIR spectrophotometer</td></tr><tr><td>T1-H-10</td><td>Elma</td><td></td><td>Ultrasonic bath</td></tr><tr><td>HSD150-03P</td><td>Misung Scientific Co., Ltd</td><td></td><td>Hot plate</td></tr><tr><td>Isopropyl Alcohol (IPA)</td><td>OCI Company Ltd.</td><td></td><td>Isopropyl Alcohol (IPA)</td></tr><tr><td>Buffered Oxide Etch 6:1</td><td>Avantor</td><td></td><td>Buffered Oxide Etch 6:1</td></tr><tr><td>Acetone</td><td>OCI Company Ltd.</td><td></td><td>Acetone</td></tr><tr><td>4 inch Silicon Wafer</td><td>Hi-Solar Co., Ltd.</td><td></td><td>4 inch Silicon Wafer (P-100, 1 - 20 ohm.cm, Single side polished, Thickness: 440 &amp;plusmn; 20 &amp;mu;m)</td></tr><tr><td>2 inch Silicon Wafer</td><td>Hi-Solar Co., Ltd.</td><td></td><td>2 inch Silicon Wafer (P-100, 1 - 20 ohm.cm, Single side polished, Thickness: 440 &amp;plusmn; 20 &amp;mu;m)</td></tr></tbody></table>

fabrication of ultra-thin color films with highly absorbing media using oblique angle deposition

Ultra-Dünnschicht-Strukturen wurden ausgiebig für den Einsatz als optische Beschichtungen untersucht, aber Leistung und Herstellung Herausforderungen bleiben.  Wir präsentieren Ihnen eine erweiterte Methode für die Herstellung von ultra-dünnen Farbfilm mit verbesserten Eigenschaften. Der vorgeschlagene Prozess behebt mehrere Herstellung Probleme, einschließlich großflächigen Verarbeitung. Insbesondere beschreibt das Protokoll ein Verfahren zur Herstellung von ultra-dünnen Farbfilm mit einem Elektron Lichtstrahl Verdampfer schrägen Winkel Abscheidung von Germanium (Ge) und Gold (Au) auf Silizium (Si) Substraten.  Film Porosität hergestellt durch die schrägen Winkel Ablagerung induziert Farbänderungen in der ultra-dünnen Film. Der Grad der Farbänderung hängt von Faktoren wie Winkel und Film Ablagerungsstärke. Proben von der ultra-dünnen Farbfilmen zeigte verbesserte Farbe Einstellbarkeit und Farbreinheit hergestellt. Darüber hinaus wurde die gemessene Reflexion der vorgefertigten Samples chromatische Werte umgewandelt und in Bezug auf Farbe analysiert. Unsere ultra-dünnen Film Herstellung Methode soll für verschiedene Anwendungen der ultradünne Film wie flexible Farbe Elektroden, Dünnschicht-Solarzellen und optische Filter verwendet werden. Auch ist der Prozess hier entwickelt für die Analyse der Farbe der vorgefertigten Proben im großen und ganzen nützlich für das Studium verschiedener Farbe Strukturen.

Abbildung 2a zeigt Bilder der Proben 2 x 2 cm hergestellt. Die Proben wurden hergestellt, so dass die Filme unterschiedliche dicken hatte (d.h.10 nm, 15 nm, 20 nm und 25 nm) und in verschiedenen Winkeln (d.h., 0°, 30°, 45° und 70°) abgelagert wurden. Die Farbe des hinterlegten Filmen wechselt abhängig von der Kombination der beiden Dicke der Proben und der Ablagerung Winkel. Die Änderungen in der Farbe ergeben sich aus Veränderungen in der Porosität des Films. Je na...

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Fabrication of Ultra-thin Color Films with Highly Absorbing Media Using Oblique Angle Deposition

Herstellung von ultra-dünnen Farbfilm mit stark absorbierenden Medien mit schrägen Winkel Deposition

Wir präsentieren Ihnen eine detaillierte Methode zur Herstellung von ultra-dünnen Farbfilm mit verbesserten Eigenschaften für optische Beschichtungen. Die schrägen Winkel-Ablagerung-Technik mit einem Elektron Lichtstrahl Verdampfer ermöglicht verbesserte Farbe Einstellbarkeit und Reinheit. Hergestellte Filme von Ge und Au auf Si-Substraten wurden durch Reflexion Messungen und Farbkonvertierung Informationen ausgewertet.

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present ...

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Research

JoVE Journal

Engineering

8.2K Aufrufe.  Gwangju Institute of Science and Technology. Wir präsentieren Ihnen eine detaillierte Methode zur Herstellung von ultra-dünnen Farbfilm mit verbesserten Eigenschaften für optische Beschichtungen. Die schrägen Winkel-Ablagerung-Technik mit einem Elektron Lichtstrahl Verdampfer ermöglicht verbesserte Farbe Einstellbarkeit und Reinheit. Hergestellte Filme von Ge und Au auf Si-Substraten wurden durch Reflexion Messungen und Farbkonvertierung Informationen ausgewertet.

Serie: Fabrication of Ultra-thin Color Films with Highly Absorbing Media Using Oblique Angle Deposition

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

Herstellung von transparenten leitenden Oxide durch Pulsed Laser Deposition Nano-engineered

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Forschung

Ingenieurwesen

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from the inherent strong electron correlations that reside within them. These materials can also possess electronic phase separation in which regions of vastly different resistive and magnetic behavior can coexist within a single crystal alloy material. By reducing the scale of these materials to length scales at and below the inherent size of the electronic domains, novel behaviors can be exposed. Because of this and the fact that spin-charge-lattice-orbital order parameters each involve correlation lengths, spatially reducing these materials for transport measurements is a critical step in understanding the fundamental physics that drives complex behaviors. These materials also offer great potential to become the next generation of electronic devices 1-3. Thus, the fabrication of low dimensional nano- or micro-structures is extremely important to achieve new functionality. This involves multiple controllable processes from high quality thin film growth to accurate electronic property characterization. Here, we present fabrication protocols of high quality microstructures for complex oxide manganite devices. Detailed descriptions and required equipment of thin film growth, photo-lithography, and wire-bonding are presented.

We describe the use of pulsed laser deposition (PLD), photolithography and wire-bonding techniques to create micrometer scale complex oxides devices. The PLD is utilized to grow epitaxial thin films. Photolithography and wire-bonding techniques are introduced to create practical devices for measurement purposes.

Herstellung von räumlich getrennter komplexe Oxide

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

Fabrication of Large-area Free-standing Ultrathin Polymer Films

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films. Typically, ultrathin films are prepared using either sacrificial layers, which may damage the film or affect its mechanical properties, or they are made on freshly cleaved mica, a substrate that is difficult to scale. Further, the size of ultrathin film is typically limited to a few square millimeters. In this method, we modify a surface with a polyelectrolyte that alters the strength of adhesion between polymer and deposition substrate. The polyelectrolyte can be shown to remain on the wafer using spectroscopy, and a treated wafer can be used to produce multiple films, indicating that at best minimal amounts of the polyelectrolyte are added to the film. The process has thus far been shown to be limited in scalability only by the size of the coating equipment, and is expected to be readily scalable to industrial processes. In this study, the protocol for making the solutions, preparing the deposition surface, and producing the films is described.

We describe a method for the fabrication of large-area (up to 13 cm diameter) and ultrathin (as thin as 8 nm) polymer films. Instead of using a sacrificial interlayer to delaminate the film from its substrate, we use a self-limiting surface treatment suitable for arbitrarily large areas.

Herstellung von großflächigen Freistehende ultradünne Polymerfilme

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films.  Typically, ultrathin films are prepared ...

Chemie

Formation of Thick Dense Yttrium Iron Garnet Films Using Aerosol Deposition

Aerosol deposition (AD) is a thick-film deposition process that can produce layers up to several hundred micrometers thick with densities greater than 95% of the bulk. The primary advantage of AD is that the deposition takes place entirely at ambient temperature; thereby enabling film growth in material systems with disparate melting temperatures. This report describes in detail the processing steps for preparing the powder and for performing AD using the custom-built system. Representative characterization results are presented from scanning electron microscopy, profilometry, and ferromagnetic resonance for films grown in this system. As a representative overview of the capabilities of the system, focus is given to a sample produced following the described protocol and system setup. Results indicate that this system can successfully deposit 11 &#181;m thick yttrium iron garnet films that are &#160;&#62; 90% of the bulk density during a single 5 min deposition run. A discussion of methods to afford better control of the aerosol and particle selection for improved thickness and roughness variations in the film is provided.

This report describes the use of a custom-built system to perform aerosol deposition of thick films of yttrium iron garnet onto sapphire substrates at RT. The deposited films are characterized using scanning electron microscopy, profilometry, and ferromagnetic resonance to give a representative overview of the capabilities of the technique.

Bildung starker dichter Yttriumeisengranat Films Mit Aerosol Deposition

Aerosol deposition (AD) is a thick-film deposition process that can produce layers up to several hundred micrometers thick with densities greater than 95% ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

Printing Herstellung von Bulk-Heterosolarzellen und<em&gt; In Situ</em&gt; Morphologie Charakterisierung

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

Solution-based electrospray film deposition, which is compatible with continuous, roll-to-roll processing, is applied to chalcogenide glasses. Two chalcogenide compositions are demonstrated: Ge23Sb7S70 and As40S60, which have both been studied extensively for planar mid-infrared (mid-IR) microphotonic devices. In this approach, uniform thickness films are fabricated through the use of computer numerical controlled (CNC) motion. Chalcogenide glass (ChG) is written over the substrate by a single nozzle along a serpentine path. Films were subjected to a series of heat treatments between 100 &#176;C and 200 &#176;C under vacuum to drive off residual solvent and densify the films. Based on transmission Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and surface roughness measurements, both compositions were found to be suitable for the fabrication of planar devices operating in the mid-IR region. Residual solvent removal was found to be much quicker for the As40S60 film as compared to Ge23Sb7S70. Based on the advantages of electrospray, direct printing of a gradient refractive index (GRIN) mid-IR transparent coating is envisioned, given the difference in refractive index of the two compositions in this study.

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

A method of uniform thickness solution-derived chalcogenide glass film deposition is demonstrated using computer numerical controlled motion of a single-nozzle electrospray.

Elektroabscheidung von einheitlicher Dicke Ge<sub&gt; 23</sub&gt; Sb<sub&gt; 7</sub&gt; S<sub&gt; 70</sub&gt; Und As<sub&gt; 40</sub&gt; S<sub&gt; 60</sub&gt; Chalkogenidglases Films

Solution-based electrospray film deposition, which is compatible with continuous, roll-to-roll processing, is applied to chalcogenide glasses. Two ...

Fabricating Reactive Surfaces with Brush-like and Crosslinked Films of Azlactone-Functionalized Block Co-Polymers

In this paper, fabrication methods that generate novel surfaces using the azlactone-based block co-polymer, poly (glycidyl methacrylate)-block-poly (vinyl dimethyl azlactone) (PGMA-b-PVDMA), are presented. Due to the high reactivity of azlactone groups towards amine, thiol, and hydroxyl groups, PGMA-b-PVDMA surfaces can be modified with secondary molecules to create chemically or biologically functionalized interfaces for a variety of applications. Previous reports of patterned PGMA-b-PVDMA interfaces have used traditional top-down patterning techniques that generate non-uniform films and poorly controlled background chemistries. Here, we describe customized patterning techniques that enable precise deposition of highly uniform PGMA-b-PVDMA films in backgrounds that are chemically inert or that have biomolecule-repellent properties. Importantly, these methods are designed to deposit PGMA-b-PVDMA films in a manner that completely preserves azlactone functionality through each processing step. Patterned films show well-controlled thicknesses that correspond to polymer brushes (~90 nm) or to highly crosslinked structures (~1-10 &#956;m). Brush patterns are generated using either the parylene lift-off or interface directed assembly methods described and are useful for precise modulation of overall chemical surface reactivity by adjusting either the PGMA-b-PVDMA pattern density or the length of the VDMA block. In contrast, the thick, crosslinked PGMA-b-PVDMA patterns are obtained using a customized micro-contact printing technique and offer the benefit of higher loading or capture of secondary material due to higher surface area to volume ratios. Detailed experimental steps, critical film characterizations, and trouble-shooting guides for each fabrication method are discussed.

Surface fabrication methods for patterned deposition of nanometer thick brushes or micron thick, crosslinked films of an azlactone block co-polymer are reported. Critical experimental steps, representative results, and limitations of each method are discussed. These methods are useful for creating functional interfaces with tailored physical features and tunable surface reactivity.

Herstellung von reaktiven Oberflächen mit Pinsel-Like und querverbunden Filme von Azlactone funktionalisiert Block-Copolymere

In this paper, fabrication methods that generate novel surfaces using the azlactone-based block co-polymer, poly (glycidyl methacrylate)-block-poly (vinyl ...

Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (Cu variant) entropy-stabilized oxides. Phase pure and chemically homogeneous (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (x = 0.20, 0.27, 0.33) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (x = 0.11, 0.27) ceramic pellets are synthesized and used in the deposition of ultra-high quality, phase pure, single crystalline thin films of the target stoichiometry. A detailed methodology for the deposition of smooth, chemically homogeneous, entropy-stabilized oxide thin films by pulsed laser deposition on (001)-oriented MgO substrates is described. The phase and crystallinity of bulk and thin film materials are confirmed using X-ray diffraction. Composition and chemical homogeneity are confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The surface topography of thin films is measured with scanning probe microscopy. The synthesis of high quality, single crystalline, entropy-stabilized oxide thin films enables the study of interface, size, strain, and disorder effects on the properties in this new class of highly disordered oxide materials.

The synthesis of high quality bulk and thin film (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O entropy-stabilized oxides is presented.

Bulk- und Dünnschicht-Synthese von kompositorisch Variante Entropie-stabilisierten Oxide

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and ...

Procedure for the Transfer of Polymer Films Onto Porous Substrates with Minimized Defects

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support substrates. Accomplishing this transfer in a highly controlled, mechanized, and reproducible manner can eliminate the creation of macroscale defect structures (e.g., tears, cracks, and wrinkles) within the thin film that compromise device performance and the usable area per sample. Here, we describe a general protocol for the highly controlled and mechanized transfer of a polymeric thin film onto an arbitrary porous support substrate for eventual use as a water filtration membrane device. Specifically, we fabricate a block copolymer (BCP) thin film on top of a sacrificial, water-soluble poly(acrylic acid) (PAA) layer and silicon wafer substrate. We then utilize a custom-designed, 3D-printed transfer tool and drain chamber system to deposit, lift-off, and transfer the BCP thin film onto the center of a porous anodized aluminum oxide (AAO) support disc. The transferred BCP thin film is shown to be consistently placed onto the center of the support surface due to the guidance of the meniscus formed between the water and the 3D-printed plastic drain chamber. We also compare our mechanized transfer-processed thin films to those that have been transferred by hand with the use of tweezers. Optical inspection and image analysis of the transferred thin films from the mechanized process confirm that little-to-no macroscale inhomogeneities or plastic deformations are produced, as compared to the multitude of tears and wrinkles produced from manual transfer by hand. Our results suggest that the proposed strategy for thin film transfer can reduce defects when compared to other methods across many systems and applications.

We present a procedure for highly controlled and wrinkle-free transfer of block copolymer thin films onto porous support substrates using a 3D-printed drain chamber. The drain chamber design is of general relevance to all procedures involving transfer of macromolecular films onto porous substrates, which is normally done by hand in an irreproducible fashion.

Verfahren zur Übertragung von Polymerfolien auf poröse Substrate mit minimierten Defekten

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support ...

Development of Efficient OLEDs from Solution Deposition

The use of highly efficient organic emitters based on the thermally activated delayed fluorescence (TADF) concept is interesting due to their 100% internal quantum efficiency. Presented here is a solution deposition method for the fabrication of efficient organic light-emitting diodes (OLEDs) based on a TADF emitter in a simple device structure. This fast, low-cost, and efficient process can be used for all OLED emissive layers that follow the host-guest concept. The fundamental steps are described along with necessary information for further reproduction. The goal to establish a general protocol that can be easily adapted for principal organic emitters currently under study and development.

Presented here is a protocol for the fabrication of efficient, simple, solution-deposited organic light-emitting diodes with low roll-off.

Herstellung von ultra-dünnen Farbfilm mit stark absorbierenden Medien mit schrägen Winkel Deposition

Zusammenfassung

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