本研究は、無人車高度なコア技術研究と開発プログラムを通じて、無人車両先端研究センター (UVARC) 科学省、ICT および将来計画、韓国 (によって資金を供給に支えられ2016M1B3A1A01937575)

注意: このプロトコルで使われるいくつかの薬品 (すなわち、バッファー酸化エッチング液、イソプロピル アルコール等) は健康に有害することができます。任意のサンプルの準備が行われる前に、関連するすべての材料の安全データ用紙を参照してください。適切な個人用保護具 (例えば 白衣、安全メガネ、手袋等) を活用し、技術管理 (例えば、ウェット ステーション ヒューム フード等) 腐食液や溶剤を取り扱うとき。
 1。 Si 基板の作製 <ol><li>サイズの正方形の 4 インチウェーハ シリコン (Si) を 2 cm × 2 cm にカット、ダイヤモンド カッターを使用します。色サンプルをするためには、基板は通常カット 2 cm × 2 cm、しかし斜め蒸着用サンプル ホルダーのサイズによっては、大きくすることができます</li>。
	<li>3 s の 注意 のためにバッファー酸化エッチング液 (BOE) の劈開 Si 基板をディップ、ポリテトラフルオロ エチレン (PTFE) 北斗七星を使用してネイティブの酸化を削除する: 安全のための適切な保護を着用してください</li>。
	<li>きれいにアセトン、イソプロピル アルコール (IPA)、および 3 (DI) 純水で順番に劈開 Si 基板それぞれ秒。
	<ol><li>を用いた PTFE 3 分 35 kHz の周波数の超音波風呂でアセトンと劈開 Si 基板を超音波洗浄治具、.</li>
		<li>、アセトンを削除する IPA と劈開 Si 基板をすすいでください</li>。
		<li>クリーニングの最後のステップとして劈開 Si 基板の DI 水でリンスします</li>。
	</ol></li> <li>、水分を除去する乾燥した鉗子でそれを押しながら窒素ブロー銃を持つきれいな基板</li></ol> 2。Au リフレクターの蒸着 <ol><li>鉗子とカーボン テープを使用して、フラット サンプル ホルダーに洗浄された Si 基板を修正し、Ti および Au ソースと電子ビーム蒸着装置のチャンバーにホルダーを配置します</li>。
	<li>は、高真空に到達する 1 h の商工会議所を避難させます。真空チャンバーの基本圧力は 4 x 10 -6 Torr をする必要があります</li>。
	電子の 5-7% <li>預金 10 の厚さに接着層として Ti 層 nm ビーム電源を DC 電圧は 7.5 でマニュアル モードで制御 1 の蒸着率を与える kV Å/秒 
	注: Ti 層ではなく、同じ厚さの Cr 層の接着層として預けられる</li>。
	13-15% 電子の <li>セーフティ 100 の厚さに反射層として Au 層 nm ビーム電源を DC 電圧は 7.5 でマニュアル モードで制御 2 の蒸着率を与える kV Å/秒 
	注: Au 反射層の厚さは 100 より大きい、nm。厚さ 100 nm は Au の光学特性を維持しながら反射層をできるだけ薄くするここで堆積した</li>。
	<li>後の Au 層堆積チャンバをぶちまけるし、サンプルを取る。斜め蒸着用の傾斜試料ホルダーを再読み込みする必要があります</li>。
</ol> 3。斜め蒸着用傾斜試料ホルダーの作製 注: 16、z 軸回転チャックなど、斜め蒸着に使用することができますいくつかの方法がありますが、これが必要です機器の変更や映画は、一度に 1 つの角度でできます堆積だけ。各種蒸着角度による色の変化を効率的に確認するため、サンプルをさまざまな角度で傾斜試料ホルダーを使用しました。精度、金属加工機器を使用して傾斜試料ホルダーを作成できます。しかし、この稿では、簡単に続くことができる簡単な方法を紹介します。
<ol><li>アルミなど簡単に曲げられる金属製の金属プレートを準備します</li>。
	<li>3 2 cm × 5 cm の部分に金属板をカットします</li>。
	<li>短い側を分度器と一緒に床に金属片を修正、押しながら目的蒸着角度 (すなわち、30 °、45 °、および 70 °) には金属を曲げて</li>。
	<li>カーボン テープを使用して 4 インチ試料ホルダーに曲がった金属片をアタッチします</li>。
</ol> 4。斜め堆積の Ge 層 注: このセクションで次の斜め傾斜試料ホルダーと多孔質の Ge 薄膜上に堆積サンプルの 図 1 の模式図を参照してください。蒸着の角度。
<ol><li>0 °、30 °、45 °、70 ° の角度で傾斜サンプル ホルダーにカーボン テープをそれぞれ 4 つの Au 蒸着サンプルを修正します</li>。
	<li>斜め蒸着のため Ge ソースと電子ビーム蒸発器に傾斜試料ホルダーに Au 蒸着サンプルを読み込む</li>。
	<li>は、高真空に到達する 1 h の商工会議所を避難させます。真空チャンバーの基本圧力は 4 x 10 -6 Torr をする必要があります</li>。
	<li>は、電子ビームの出力 DC 電圧は 7.5 でマニュアル モードで制御の 6-8% を着色レイヤーとして Ge 層を堆積 kV、1 の蒸着率を与える Å/秒。4 つのサンプルの Ge 層の成膜厚が 10 nm、15 nm、20 nm と 25 nm の, それぞれ 。
	注: 堆積厚さ 10 nm、15 nm、20 nm と 25 nm 蒸着角度ごとの色の変化の比較を容易にしました。特定の色を達成するために選択できる異なる角度と太さ (5-60 nm).</li>
	<li>後、Ge 層堆積チャンバをぶちまけるし、サンプルを取る</li>。
</ol> 5。大きい区域のための斜め蒸着プロセス 注: 斜め蒸着に使用されるサンプルのサイズが小さい場合は、手順 4 で詳細なプロセスで加工できます。ただし、作製することサンプルのサイズが大きい場合、z 軸 16 に沿って蒸発量の変化による膜の均一性を維持するために困難になります。したがって、別の追加プロセス、手順 5、大きいサンプルを作製し、均一な色を達成するために必要です。
<ol><li>のための 2 インチのウェハ、手順 2 で大きなサンプル上に Au 層を堆積後 45 ° 傾斜試料ホルダーに Au 蒸着の大規模なサンプルを修正します 。
	注: 私たち傾斜試料ホルダーは小さいサンプルに合わせて設計されているため、すべての大規模なサンプルを読み込み (すなわち、0 °、30 °、45 °、70 °) の角度が作成されますサンプル間の干渉。したがって、1 つのプロセスで様々 な角度で斜め大型試料を沈殿するべき大型試料に適した傾斜ホルダーを持っている必要だ</li>。
	<li>が斜め蒸着のため Ge ソースと電子ビーム蒸発器に傾斜試料ホルダーに Au 蒸着した大規模なサンプルをロードします 。
	メモ: サンプルの読み込み、なりませんと、2 番目の堆積層最初の堆積と同じ方向に堆積したのでロードされたサンプルの方向に注意します。便宜上、それをサンプル ホルダーがロードされて、商工会議所の正面を向いているお勧め</li>。
	<li>避難 1 h の商工会議所高真空に到達します。真空チャンバーの基本圧力は 4 x 10 -6 Torr をする必要があります</li>。
	<li>10 の堆積の厚みに着色層として Ge 層を堆積 nm、20 のターゲット厚の半分である nm、7.5 の DC 電圧でマニュアル モードで制御電子ビームの出力の 6-8 %kv、1 の蒸着率を与える Å/秒</li>
	<li>最初の Ge 層の蒸着を完了すると、商工会議所をぶちまけるし、サンプルを再配置、再読み込みする必要があるため、サンプルを取る</li>。
	<li>最初の堆積の位置に関して逆さまである位置で傾斜試料ホルダーにサンプルを修正します</li>。
	<li>ホルダーが最初の堆積と同じ方向に向くように、Ge のソースと傾斜試料ホルダーのサンプルを読み込む</li>。
	<li>は、高真空に到達する 1 h の商工会議所を避難させます。真空チャンバーの基本圧力は 4 x 10 -6 Torr をする必要があります</li>。
	<li>10 の堆積の厚みに着色層として Ge 層を堆積 nm、20 のターゲット厚の半分である nm、7.5 の DC 電圧でマニュアル モードで制御電子ビームの出力の 6-8 %kv、1 の蒸着率を与える Å/秒</li>
	<li>後、Ge 層堆積チャンバをぶちまけるし、サンプルを取る</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>

著者が明らかに何もありません。

従来の薄膜塗料着色3,4,5,6、異なる材料を変えることで厚みを調整、色を制御できます。異なる屈折率を持つ材料の選択は、様々 な色を調整するために制限されています。この制限をリラックス、薄膜塗装に斜め蒸着を悪用されます。蒸着角度によって原子によってレイヤーが変更された Ge の気?...

一般に、薄膜光学コーティングのパフォーマンスはそれらが生産する高反射や透過など光の干渉の種類に基づいています。誘電体薄膜光干渉は四分の一波厚さ (λ/4 n) などの条件を満たすだけで得られます。干渉原則は、ファブリ ・ ペロー干渉計や分散ブラッグ反射器1,2など各種光学用途で使用されている長い間。近年、金属、半導体など高吸水性材料を用いた構造物が広くされている薄膜研究3,4,5,6です。強い光の干渉は、薄膜コーティング反射波以外の些細な変化を生成する金属皮膜で吸収性半導体材料によって取得できます。このタイプの構造では、超薄膜誘電体薄膜コーティングよりもかなり薄くであることができます。
色可変特性と非常に吸収性膜の色純度を改善する方法を検討した最近では、気孔率7を使用しています。成膜の気孔を制御、薄膜媒体の効果的な屈折の変更された8できます。実効屈折率のこの変更では、光学特性を改善することができます。この効果に基づき、我々 は厳密結合波解析 (乾式)9を使用しての計算によって異なる厚さと気孔率極薄カラー フィルムを設計しました。私たちのデザインは、各気孔率7で異なるフィルムの膜厚で色を示します。
斜め蒸着、非常に吸収性の薄膜コーティングの気孔率を制御するための簡単な方法を採用しました。斜め蒸着法は基本的に傾斜基板10と電子ビーム蒸発器など熱蒸発器の代表的な成膜システムを兼ね備えています。斜角入射フラックスの直接11で水蒸気フラックスを達することができない領域を生成するアトミック シャドウを作成します。斜め蒸着法は、様々 な薄膜コーティング アプリケーション12,13,14で広く使用されています。
この作品は、電子ビームの蒸発器を用いて斜め蒸着法による極薄カラー フィルムを製造するためのプロセスを詳しく説明します。また、広域処理のための追加のメソッドが別々 に掲載されています。プロセスの手順に加え作製プロセス中に考慮する必要があるいくつかのメモが詳しく説明します。
我々 は、CIE 色度座標と RGB 値15で表現できるように作製した試料の反射率の測定および分析、カラー情報にそれらを変換するためのプロセスも確認します。さらに、極薄のカラー フィルムの作製プロセスで考慮するべきいくつかの問題を説明します。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="757">
	<tbody>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:216px;">&#160;KVE-2004L</td>
			<td style="width:185px;">Korea Vacuum Tech. Ltd.</td>
			<td style="width:129px;"></td>
			<td style="width:227px;">E-beam evaporator system</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Cary 500</td>
			<td style="width:185px;">Varian, USA</td>
			<td style="width:129px;"></td>
			<td>UV-Vis-NIR spectrophotometer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">T1-H-10</td>
			<td style="width:185px;">Elma</td>
			<td style="width:129px;"></td>
			<td style="width:227px;">Ultrasonic bath</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">HSD150-03P</td>
			<td style="width:185px;">Misung Scientific Co., Ltd</td>
			<td style="width:129px;"></td>
			<td style="width:227px;">Hot plate</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Isopropyl Alcohol (IPA)</td>
			<td style="width:185px;">OCI Company Ltd.</td>
			<td style="width:129px;"></td>
			<td style="width:227px;">Isopropyl Alcohol (IPA)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Buffered Oxide Etch 6:1</td>
			<td style="width:185px;">Avantor</td>
			<td style="width:129px;"></td>
			<td style="width:227px;">Buffered Oxide Etch 6:1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Acetone</td>
			<td style="width:185px;">OCI Company Ltd.</td>
			<td style="width:129px;"></td>
			<td style="width:227px;">Acetone</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">4inch Silicon Wafer</td>
			<td style="width:185px;">Hi-Solar Co., Ltd.</td>
			<td style="width:129px;"></td>
			<td style="width:227px;">4inch Silicon Wafer (P-100, 1-20 ohm.cm, Single side polished, Thickness: 440&#177;20&#956;m)</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">2inch Silicon Wafer</td>
			<td style="width:185px;">Hi-Solar Co., Ltd.</td>
			<td style="width:129px;"></td>
			<td style="width:227px;">2inch Silicon Wafer (P-100, 1-20 ohm.cm, Single side polished, Thickness: 440&#177;20&#956;m)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

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

超薄膜構造として研究されている広範囲用光学コーティングですが施工の課題は残る。 改善された特性を持つ極薄カラー フィルムを製造する高度な方法を提案します。提案プロセス広域処理を含むいくつかの捏造問題に対処します。具体的には、プロトコルでは、ゲルマニウム (Ge) やシリコン (Si) 基板上の金 (Au) の斜め蒸着用電子ビーム蒸発器を使用して極薄のカラー フィルムを製造するためのプロセスについて説明します。 斜め蒸着による生産フィルムの気孔率は、超薄膜における色の変化を誘導します。色の変化の度合いは蒸着角度、膜厚などの要因に依存します。向上したカラー可変特性と色純度を示した超薄型カラー フィルムのサンプルを作製しました。また、作製した試料の測定反射率は波長の値に変換され色の観点から分析します。私たちの超薄膜加工法は、フレキシブル カラー電極、薄膜太陽電池、光学フィルターなど様々 な超薄膜用途に使用する予定です。また、ここで作製した試料の色を分析するために開発プロセスは広く様々 な color 構造体を調べる場合に役立ちます。

図 2 aは、2 cm × 2 cm 作製したサンプルの画像を示しています。映画は、異なる厚さを持っていたように、サンプルを作製した (すなわち、10 nm、15 nm、20 nm と 25 nm) (すなわち、0 °、30 °、45 °、70 °) さまざまな角度で堆積したと。サンプルの厚さに蒸着角度の組み合わせによって堆積した膜変化の色です。色の変化は、フィルムの気孔率の変更によって発生?...

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

斜め蒸着を使用してメディアを高吸収極薄カラー フィルムの作製

光学コーティングの改良された特性を持つ極薄カラー フィルムを製造する詳細な方法を提案します。電子ビーム蒸発器を用いて斜め蒸着法では、改良された色可変特性と純度をことができます。反射率測定とカラー情報の変換による Ge と Au の Si 基板上の薄膜作製を行った.

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 ビュー.  Gwangju Institute of Science and Technology. 光学コーティングの改良された特性を持つ極薄カラー フィルムを製造する詳細な方法を提案します。電子ビーム蒸発器を用いて斜め蒸着法では、改良された色可変特性と純度をことができます。反射率測定とカラー情報の変換による Ge と Au の Si 基板上の薄膜作製を行った.

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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.

パルスレーザー蒸着法によるナノエンジニアリング透明導電性酸化物の作製

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

工学

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.

エアロゾルデポジション法を用いて厚い高密度イットリウム鉄ガーネット膜の形成

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

Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can potentially contribute to the exposure of biota and humans. The diffusive gradients in thin films technique is introduced here for in-situ measurements of Pu bioavailability and speciation. A diffusion cell constructed for laboratory experiments with Pu and the newly developed protocol make it possible to simulate the environmental behavior of Pu in model solutions of various chemical compositions. Adjustment of the oxidation states to Pu(IV) and Pu(V) described in this protocol is essential in order to investigate the complex redox chemistry of plutonium in the environment. The calibration of this technique and the results obtained in the laboratory experiments enable to develop a specific DGT device for in-situ Pu measurements in freshwaters. Accelerator-based mass-spectrometry measurements of Pu accumulated by DGTs in a karst spring allowed determining the bioavailability of Pu in a mineral freshwater environment. Application of this protocol for Pu measurements using DGT devices has a large potential to improve our understanding of the speciation and the biological transfer of Pu in aquatic ecosystems.

The technique of diffusive gradients in thin films (DGT) is proposed for speciation studies of plutonium. This protocol describes diffusion experiments probing the behavior of Pu(IV) and Pu(V) in presence of organic matter. DGTs deployed in a karstic spring allow assessment of the bioavailability of Pu.

薄膜における拡散を用いた環境プルトニウムのスペシエーションと生物学的利用能の測定

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can ...

Indirect Fabrication of Lattice Metals with Thin Sections Using Centrifugal Casting

One of the typical methods to manufacture 3D lattice metals is the direct-metal additive manufacturing (AM) process such as Selective Laser Melting (SLM) and Electron Beam Melting (EBM). In spite of its potential processing capability, the direct AM method has several disadvantages such as high cost, poor surface finish of final products, limitation in material selection, high thermal stress, and anisotropic properties of parts. We propose a cost-effective method to manufacture 3D lattice metals. The objective of this study is to provide a detailed protocol on fabrication of 3D lattice metals having a complex shape and a thin wall thickness; e.g., octet truss made of Al and Cu alloys having a unit cell length of 5 mm and a cell wall thickness of 0.5 mm. An overall experimental procedure is divided into eight sections: (a) 3D printing of sacrificial patterns (b) melt-out of support materials (c) removal of residue of support materials (d) pattern assembly (e) investment (f) burn-out of sacrificial patterns (g) centrifugal casting (h) post-processing for final products. The suggested indirect AM technique provides the potential to manufacture ultra-lightweight lattice metals; e.g., lattice structures with Al alloys. It appears that the process parameters should be properly controlled depending on materials and lattice geometry, observing the final products of octet truss metals by the indirect AM technique.

An indirect additive manufacturing method combining a 3D printing of polymers with a centrifugal casting is outlined for manufacturing 3D octet truss metals (Al and Cu alloys) having a unit cell length of 5 mm with a wall thickness of 0.5 mm.

遠心鋳造を使用した薄い部分との格子金属の間接製作

One of the typical methods to manufacture 3D lattice metals is the direct-metal additive manufacturing (AM) process such as Selective Laser Melting (SLM) ...

A Fabrication Method for Highly Stretchable Conductors with Silver Nanowires

Stretchable electronics are identified as a key technology for electronic applications in the next generation. One of the challenges in fabrication of stretchable electronic devices is the preparation of stretchable conductors with great mechanical stability. In this study, we developed a simple fabrication method to chemically solder the contact points between silver nanowire (AgNW) networks. AgNW nanomesh was first deposited on a glass slide via spray coating method. A reactive ink composed of silver nanoparticle (AgNPs) precursors was applied over the spray coated AgNW thin films. After heating for 40 min, AgNPs were preferentially generated over the nanowire junctions to solder the AgNW nanomesh, and reinforced the conducting network. The chemically modified AgNW thin film was then transferred to polyurethane (PU) substrates by casting method. The soldered AgNW thin films on PU exhibited no obvious change in electrical conductivity under stretching or rolling process with elongation strains up to 120%.

A simple synthesis method is used to chemically solder silver nanowire thin film to fabricate highly stretchable and conductive metal conductors.

シルバーナノワイヤーと伸縮性の高い導体の製造方法

Stretchable electronics are identified as a key technology for electronic applications in the next generation. One of the challenges in fabrication of ...

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.

均一な厚さのGeのエレクトロスプレーデポジション<sub&gt; 23</sub&gt; Sbの<sub&gt; 7</sub&gt; S<sub&gt; 70</sub&gt;と同様に<sub&gt; 40</sub&gt; S<sub&gt; 60</sub&gt;カルコゲナイドガラスフィルム

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

Fabrication of Periodic Gold Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing in combination with new nanofabrication techniques. A plasmon is a quantum of charge density oscillation that lends nanoscale metals such as gold and silver unique optical properties. In particular, gold and silver nanoparticles exhibit localized surface plasmon resonances-collective charge density oscillations on the surface of the nanoparticle-in the visible spectrum. Here, we focus on the fabrication of periodic arrays of anisotropic plasmonic nanostructures. These half-shell (or nanocup) structures can exhibit additional unique light-bending and polarization-dependent optical properties that simple isotropic nanostructures cannot. Researchers are interested in the fabrication of periodic arrays of nanocups for a wide variety of applications such as low-cost optical devices, surface-enhanced Raman scattering, and tamper indication. We present a scalable technique based on colloidal lithography in which it is possible to easily fabricate large periodic arrays of nanocups using spin-coating and self-assembled commercially available polymeric nanospheres. Electron microscopy and optical spectroscopy from the visible to near-infrared (near-IR) was performed to confirm successful nanocup fabrication. We conclude with a demonstration of the transfer of nanocups to a flexible, conformal adhesive film.

We demonstrate the fabrication of periodic gold nanocup arrays using colloidal lithographic techniques and discuss the importance of nanoplasmonic films.

コロイド リソグラフィーを用いた定期的な金 Nanocup アレイの試作

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing ...

Preparation of Large-area Vertical 2D Crystal Hetero-structures Through the Sulfurization of Transition Metal Films for Device Fabrication

We have demonstrated that through the sulfurization of transition metal films such as molybdenum (Mo) and tungsten (W), large-area and uniform transition metal dichalcogenides (TMDs) MoS2 and WS2 can be prepared on sapphire substrates. By controlling the metal film thicknesses, good layer number controllability, down to a single layer of TMDs, can be obtained using this growth technique. Based on the results obtained from the Mo film sulfurized under the sulfur deficient condition, there are two mechanisms of (a) planar MoS2 growth and (b) Mo oxide segregation observed during the sulfurization procedure. When the background sulfur is sufficient, planar TMD growth is the dominant growth mechanism, which will result in a uniform MoS2 film after the sulfurization procedure. If the background sulfur is deficient, Mo oxide segregation will be the dominant growth mechanism at the initial stage of the sulfurization procedure. In this case, the sample with Mo oxide clusters covered with few-layer MoS2 will be obtained. After sequential Mo deposition/sulfurization and W deposition/sulfurization procedures, vertical WS2/MoS2 hetero-structures are established using this growth technique. Raman peaks corresponding to WS2 and MoS2, respectively, and the identical layer number of the hetero-structure with the summation of individual 2D materials have confirmed the successful establishment of the vertical 2D crystal hetero-structure. After transferring the WS2/MoS2 film onto a SiO2/Si substrate with pre-patterned source/drain electrodes, a bottom-gate transistor is fabricated. Compared with the transistor with only MoS2 channels, the higher drain currents of the device with the WS2/MoS2 hetero-structure have exhibited that with the introduction of 2D crystal hetero-structures, superior device performance can be obtained. The results have revealed the potential of this growth technique for the practical application of 2D crystals.

Through the sulfurization of pre-deposited transition metals, large-area and vertical 2D crystal hetero-structures can be fabricated. The film transferring and device fabrication procedures are also demonstrated in this report.

大面積垂直 2次元結晶ヘテロ構造デバイス作製のための遷移金属薄膜の硫化からの準備

We have demonstrated that through the sulfurization of transition metal films such as molybdenum (Mo) and tungsten (W), large-area and uniform transition ...

Experimental Methods for Spin- and Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy Combined with Polarization-Variable Laser

The goal of this protocol is to present how to perform spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy combined with polarization-variable 7-eV laser (laser-SARPES), and demonstrate a power of this technique for studying solid state physics. Laser-SARPES achieves two great capabilities. Firstly, by examining orbital selection rule of linearly polarized lasers, orbital selective excitation can be carried out in SAPRES experiment. Secondly, the technique can show full information of a variation of the spin quantum axis as a function of the light polarization. To demonstrate the power of the collaboration of these capabilities in laser-SARPES, we apply this technique for the investigations of spin-orbit coupled surface states of Bi2Se3. This technique affords to decompose spin and orbital components from the spin-orbit coupled wavefunctions. Moreover, as a representative advantage of using the direct spin detection collaborated with the polarization-variable laser, the technique unambiguously visualizes the light polarization dependence of the spin quantum axis in three-dimension. Laser-SARPES dramatically increases a capability of photoemission technique.

Here, we combine polarization-variable 7-eV laser with spin- and angle-resolved photoemission technique to visualize the spin-orbital coupling effect in solid states.

偏波可変レーザーと組み合わせてスピン角度分解光電子分光の実験法

The goal of this protocol is to present how to perform spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy combined with polarization-variable 7-eV laser ...

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.

ブラシのような反応性表面を加工し、アズラクトン官能基化ブロック共重合体の架橋膜

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

斜め蒸着を使用してメディアを高吸収極薄カラー フィルムの作製

斜め蒸着を使用してメディアを高吸収極薄カラーフィルムの作製