Name: fabrication of ultra-thin color films with highly absorbing media using oblique angle deposition
Uploaded: 2017-08-29T15:00:00
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Cette recherche a été financée par des véhicules sans pilote Advanced Core Technology Research et programme de développement à travers le Unmanned véhicule Advanced Research Center (UVARC) financé par le ministère de la Science, les TIC et la planification Future, la République de Corée ( 2016M1B3A1A01937575)

Attention : certains produits chimiques (p. ex., oxyde tamponné etchant, alcool isopropylique, etc.) utilisés dans le présent protocole peuvent être dangereux pour la santé. S’il vous plaît consulter toutes les fiches de données de sécurité avant toute préparation de l’échantillon n’ait lieu. Utiliser les équipement de protection individuelle approprié (par exemple, sarraus de laboratoire, des lunettes de sécurité, gants, etc.) et d’ingénierie des contrôles (par exemple, ...

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	<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. 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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. 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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>

Dans les revêtements minces classiques pour coloration3,4,5,6, la couleur peut être contrôlée en modifiant les différents matériaux et réglage de l’épaisseur. Le choix des matériaux avec des indices de réfraction différents est limité pour le réglage de diverses couleurs. Pour vous détendre de cette limitation, nous exploité la déposition d’angle oblique à l’enduit de cou...

En général, la performance de minces revêtements optiques est basée sur le type d’interférence optique qu’ils produisent, tels que la haute réflexion ou transmission. En minces diélectriques, interférence optique peut être obtenue simplement en répondant à des conditions telles que l’épaisseur de vague de quart (λ/4n). Principes d’interférence ont longtemps été utilisés dans diverses applications optiques comme les interféromètres Fabry-Perot et distributed Bragg réflecteurs1,2. Ces dernières années, minces et les structures à l’aide de matériaux hautement absorbants tels que les métaux et les semi-conducteurs ont été largement étudiés3,4,5,6. Fortes interférences optiques peuvent être obtenue en couche mince revêtement d’un matériau absorbant semi-conducteur sur un film métallique, qui produit des changements de phase non négligeable dans les ondes réfléchies. Ce type de structure permet des revêtements ultra-mince qui sont beaucoup plus minces que les revêtements minces diélectriques.
Récemment, nous avons étudié les moyens d’améliorer l’accordabilité couleur et pureté de la couleur de minces très absorbants à l’aide de porosité7. En contrôlant la porosité du film déposé, l’indice de réfraction effectif du milieu minces peuvent être modifiées8. Cette variation de l’indice de réfraction efficace permet les caractéristiques optiques d’être amélioré. Basée sur cet effet, nous avons conçu les films de couleur ultra-mince avec différentes épaisseurs et porosités par des calculs à l’aide de vague couplés rigoureuse analyse (RCWA)9. Notre design présente des couleurs avec des épaisseurs de film différent à chaque porosité7.
Nous avons utilisé une méthode simple, dépôts d’angle oblique, pour contrôler la porosité des revêtements de minces très absorbants. La technique de dépôt angle oblique essentiellement combine un système de dépôt typiques, tels qu’un évaporateur faisceau électrons ou évaporateur thermique, avec un substrat incliné10. L’angle oblique du flux incident crée occultation atomique, qui produit des zones que le flux de vapeur ne peut pas atteindre directement11. La technique de dépôt angle oblique a été largement utilisée dans divers revêtements minces applications12,13,14.
Dans ce travail, nous détaillons les processus de fabrication des films ultra-minces de couleur par dépôt oblique à l’aide d’un évaporateur de faisceau d’électrons. En outre, des méthodes supplémentaires pour le traitement de grande surface sont présentées séparément. Outre les étapes du processus, les quelques notes qui doivent être pris en considération lors du processus de fabrication sont expliqués en détail.
Nous passons en revue également les processus pour mesurer la réflectance des échantillons fabriqués et les convertir en informations de couleur pour analyse, afin qu’elles peuvent être exprimées en coordonnées de couleur CIE et de valeurs RVB15. En outre, certaines questions à considérer dans le processus de fabrication des films ultra-minces de couleur sont discutées.

<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

Structures ultra minces ont été largement étudiés pour utilisation comme revêtements optiques, mais demeure un défi de performance et de la fabrication.  Nous présentons une méthode avancée de fabrication de films de couleur ultra-mince avec caractéristiques améliorées. Le processus proposé traite de plusieurs questions de fabrication, y compris le traitement de grande surface. Plus précisément, le protocole décrit un processus de fabrication des films ultra-minces de couleur à l’aide d’un évaporateur de faisceau d’électrons pour le dépôt d’angle oblique de germanium (Ge) et or (Au) sur des substrats de silicium (Si).  Porosité de film produite par la déposition d’angle oblique induit des changements de couleur dans le film ultra-mince. Le degré de changement de couleur dépend de facteurs tels que l’épaisseur de film et angle deposition. Fabriqué des échantillons des films ultra-minces de couleur a montré la meilleure couleur accordabilité et pureté de la couleur. En outre, la réflectance mesurée des échantillons fabriqués a été convertie en valeurs chromatiques et analysée en termes de couleur. Notre film ultra-mince, méthode de fabrication est censé être utilisé pour diverses applications ultra minces comme électrodes flexible couleur, couche mince des cellules solaires et filtres optiques. Le procédé mis au point ici pour analyser la couleur des échantillons fabriqués est également largement utile pour l’étude de différentes structures color.

Figure 2 a montre des images des échantillons fabriqué de 2 cm sur 2 cm. Les échantillons ont été fabriqués afin que les films ont eu différentes épaisseurs (c.-à-d., 10 nm, 15 nm, 20 nm et 25 nm) et ont été déposés des angles différents (c.-à-d., 0 °, 30 °, 45 ° et 70 °). La couleur des changements des films déposés selon la combinaison de ces deux l’épaisseur des échantillons et l’angle de la déposition. Les changements de couleur résultent de...

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

Fabrication de Films couleur ultra-mince avec hautement absorbant Media Depot en Angle Oblique

Nous présentons une méthode détaillée pour fabriquer des films ultra-minces de couleur avec des caractéristiques améliorées pour des revêtements optiques. La technique de dépôt angle oblique à l’aide d’un évaporateur de faisceau d’électrons permet accordabilité meilleure couleur et pureté. Films fabriqués de Ge et de l’UA sur substrats de Si ont été analysés par les mesures de réflectance et conversion d’informations de couleur.

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

Research

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