Name: fabrication of ultra-thin color films with highly absorbing media using oblique angle deposition
Uploaded: 2017-08-29T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Ultra-thin Color Films with Highly Absorbing Media Using Oblique Angle Deposition at JoVE.com

Denne forskning blev støttet af ubemandede køretøjer avanceret Core Technology Research og Development Program gennem den ubemandet køretøj Advanced Research Center (UVARC) finansieret af Ministeriet for videnskab, IKT og fremtidige planlægning, Republikken Korea ( 2016M1B3A1A01937575)

Advarsel: nogle kemikalier (dvs., buffered oxid TIPkan, isopropylalkohol, etc.), der anvendes i denne protokol kan være sundhedsfarlige. Kontakt venligst alle relevante leverandørbrugsanvisninger, før nogen prøveforberedelse finder sted. Bruge relevante personlige værnemidler (f.eks., lab frakker, sikkerhedsbriller, handsker, osv.) og teknisk kontrol (f.eks. vådt station, fume hood, osv.) ved håndtering af produktet og opløsningsmidler.
 1. forberedelse af Si subs...

<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>

I konventionelle tyndfilm belægninger til farvning3,4,5,6, kan farven kontrolleres ved at ændre forskellige materialer og justere tykkelsen. Valget af materialer med forskellige refraktivt indeks er begrænset til tuning forskellige farver. For at slappe af denne begrænsning, udnyttet vi skråt deposition til tynd-hinde farve belægning. Alt efter lysindfaldsvinklen. deposition shadowing por...

I almindelighed, er udførelsen af tynd-film optiske coatings baseret på typen af optisk interferens de producerer, såsom høj refleksion eller transmission. I dielektrisk tynd-film, kan optisk interferens opnås blot ved at opfylde betingelser såsom kvart bølge tykkelse (λ/4n). Interferens principper har længe været anvendt i forskellige optiske applikationer såsom Fabry-Perot interferometre og distribuerede Bragg refleksanordninger1,2. I de seneste år studerede tynd film strukturer ved hjælp af stærkt sugende materialer, såsom metaller og halvledere har været bredt3,4,5,6. Stærk optisk interferens kan fås af tynd-film belægning en absorberende halvledermateriale på en metalfilm, som producerer ikke-trivielle fase ændringer i de reflekterede bølger. Denne type af struktur giver mulighed for ultra-tynde belægninger, som er væsentligt tyndere end dielektrisk tynd-hinde belægninger.
For nylig har vi undersøgt mulighederne for at forbedre farven tunability og farve renhed af stærkt absorberende tynd-film ved hjælp af porøsitet7. Ved at kontrollere porøsiteten af den deponerede film, kan effektiv brydningsindekset af de tynde filmmediet være ændret8. Denne ændring i den effektive brydningsindeks giver de optiske egenskaber forbedres. Baseret på denne effekt, designet vi ultra-tynde farve film med forskellige tykkelser og glasårer af beregninger ved hjælp af strenge koblede bølge analyse (RCWA)9. Vores design præsenterer farver med forskellige film tykkelser på hver porøsitet7.
Vi ansat en simpel metode, skråt deposition, til at styre porøsitet af stærkt absorberende tynd-hinde belægninger. Skrå vinkel deposition teknikken kombinerer dybest set en typisk deposition system, såsom en elektron beam fordamper eller termisk fordamper, med en skrå substrat10. Skrå vinklen af hændelse flux skaber atomic afskygning, som producerer områder at dampe flux ikke kan nå direkte11. Skrå vinkel deposition teknikken har været meget anvendt i forskellige tynd hinde lag ansøgninger12,13,14.
I dette arbejde detalje vi processer for at fabrikere ultra-tynde farve film af skrå deposition ved hjælp af en elektron beam fordamper. Også præsenteres yderligere metoder til behandling af store flader separat. Ud over procestrin er nogle noter, der skal tages i betragtning under fabrikationsproces forklaret i detaljer.
Vi gennemgår også processer til måling af de fabrikerede prøver reflektionsgrad og konvertere dem til farveinformation til analyse, således at de kan udtrykkes i CIE farve koordinater og RGB værdier15. Desuden drøftes nogle spørgsmål at overveje i fabrikationsproces af ultra-tynde farve film.

<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

Ultra-tynde film strukturer er blevet undersøgt udførligt til brug som optiske coatings, men stadig ydeevne og fabrikation udfordringer.  Vi præsenterer en avanceret metode for at fabrikere ultra-tynde farve film med forbedrede egenskaber. Den foreslåede proces løser flere fabrikation problemer, herunder stort område forarbejdning. Specifikt, beskriver protokollen en proces for at fabrikere ultra-tynde farve film ved hjælp af en elektron beam fordamper for skråt aflejring af germanium (Ge) og guld (Au) på silicium (Si) substrater.  Film porøsitet produceret af skråt deposition inducerer farveændringer i den ultra-tynde film. Graden af farveskift afhænger af faktorer som deposition vinkel og film tykkelse. Fabrikeret prøver af de ultra-tynde farve film viste forbedret kolorere tunability og farve renhed. Desuden blev målte reflektionsgrad af opdigtede prøverne omdannet til kromatisk værdier og analyseret med hensyn til farve. Vores ultra-tynde film opdigte metode forventes at blive brugt til forskellige ultra-tynde film applikationer såsom fleksibel kolorere elektroder, tynde film solceller og optiske filtre. Også, den proces udviklet her til at analysere farven af de fabrikerede prøver er generelt nyttigt for at studere forskellige farve strukturer.

Figur 2a viser billeder af 2 cm x 2 cm fabrikeret prøverne. Prøverne blev fremstillet så at filmene havde forskellige tykkelser (dvs.10 nm, 15 nm, 20 nm, og 25 nm) og blev deponeret i forskellige vinkler (dvs., 0 °, 30 °, 45 ° og 70 °). Farven af de deponerede film ændringer alt efter kombinationen af prøverne og deposition vinkel tykkelse. Ændringer i farve skyldes ændringer i porøsiteten af filmen. Afhængig af vinklen deposition er tilbøjelig arrays af indiv...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Ultra-thin Color Films with Highly Absorbing Media Using Oblique Angle Deposition at JoVE.com

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

Fabrikation af ultra-tynde farve film med meget absorberende medier bruger skråt Deposition

Vi præsenterer en detaljeret metode for at fabrikere ultra-tynde farve film med forbedrede egenskaber til optiske coatings. Skråt deposition teknik ved hjælp af en elektron beam fordamper giver forbedret kolorere tunability og renhed. Opdigtet film af Ge og Au på Si substrater blev analyseret af Reflektionsgraden målinger og oplysninger farvekonvertering.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

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

Fremstilling af Nano-manipuleret ledende gennemsigtige Oxider af Impuls Laser Deposition

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

Formation of Thick Dense Yttrium Iron Garnet Films Using Aerosol Deposition

Dannelse af Tykke Tætte Yttrium Iron Garnet Films Brug 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% ...

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

Artsdannelse og biotilgængelighed Målinger af Environmental Plutonium Brug Diffusion i 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 ...

Indirect Fabrication of Lattice Metals with Thin Sections Using Centrifugal Casting

Indirekte Fabrikation af Lattice Metals med tyndslib Brug 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) ...

A Fabrication Method for Highly Stretchable Conductors with Silver Nanowires

En Fabrication Metode til Highly Strækbare ledere med Silver nanotråde

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

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

Elektrospraymassespek Deposition af ensartet tykkelse Ge<sub&gt; 23</sub&gt; Sb<sub&gt; 7</sub&gt; S<sub&gt; 70</sub&gt; Og As<sub&gt; 40</sub&gt; S<sub&gt; 60</sub&gt; chalcogenid Glas Films

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

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

Forberedelse af store område lodret 2D Crystal Hetero-strukturer for gennem Sulfurization af overgangen Metal film for enheden fabrikation

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

Eksperimentelle metoder for Spin - og vinkel-løst Photoemission spektroskopi kombineret med polarisering-variabel 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 ...

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

Opdigte reaktive overflader med børste-agtig og Crosslinked film af Azlactone-Functionalized blok Co polymerer

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