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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Questa ricerca è stata sostenuta dalla ricerca di tecnologia Core avanzata di veicoli senza equipaggio e programma di sviluppo attraverso il senza equipaggio veicolo Advanced Research Center (UVARC) finanziato dal Ministero della scienza, ICT e della pianificazione del futuro, la Repubblica di Corea ( 2016M1B3A1A01937575)

Attenzione: alcune sostanze chimiche (cioè, tamponata ossido mordenzante, alcool isopropilico, ecc.) utilizzate nel presente protocollo possono essere pericolosi per la salute. Si prega di consultare tutte le schede di dati di sicurezza prima di qualsiasi preparazione del campione avviene. Utilizzare appropriati dispositivi di protezione individuale (ad es., camice, occhiali, guanti, ecc.) e ingegneria (ad es., stazione bagnato, fume hood, ecc.) i controlli durante la manipolazione mordenzanti e ...

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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. 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. 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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>

In rivestimenti a film sottile convenzionale per colorazione3,4,5,6, il colore può essere controllato modificando diversi materiali e lo spessore di regolazione. La scelta di materiali con differenti indici di rifrazione è limitata per l'ottimizzazione di vari colori. Per rilassarsi questa limitazione, abbiamo sfruttato l'angolo obliquo deposizione a film sottile colore rivestimento. A second...

In generale, le prestazioni di rivestimenti ottici a film sottile sono basata sul tipo di interferenza ottica che producono, ad esempio alta riflessione o trasmissione. Nel dielettrici sottile-pellicole, interferenza ottica possa essere ottenuta semplicemente per soddisfare condizioni come spessore di quarto d'onda (λ/4n). Principi di interferenza a lungo sono stati utilizzati in varie applicazioni ottiche come interferometri di Fabry-Perot e distribuita Bragg riflettori1,2. Negli ultimi anni, film sottile, strutture altamente assorbente materiali come metalli e semiconduttori sono state ampiamente studiato3,4,5,6. Forte interferenza ottica può essere ottenuto da un materiale semiconduttore assorbente su una pellicola di metallo, che produce cambiamenti di fase non banale in onde riflesse del rivestimento a film sottile. Questo tipo di struttura permette rivestimenti ultra-sottili che sono notevolmente più sottili rispetto ai rivestimenti dielettrici a film sottile.
Recentemente, abbiamo studiato i modi di migliorare l'accordabilità di colore e la purezza del colore di film sottili altamente assorbente usando porosità7. Controllando la porosità del film depositato, l'efficace indice di rifrazione del mezzo film sottile può essere cambiato8. Questo cambiamento nell'indice di rifrazione efficace permette le caratteristiche ottiche di essere migliorata. Basato su questo effetto, abbiamo progettato le pellicole a colori ultra-sottile con diversi spessori e porosità dai calcoli utilizzando onda accoppiato rigorosa analisi (RCWA)9. Il nostro design presenta colori con spessori differenti della pellicola a ogni porosità7.
Abbiamo impiegato un metodo semplice, deposizione di angolo obliquo, per controllare la porosità dei rivestimenti a film sottile altamente assorbente. La tecnica di deposizione di angolo obliquo fondamentalmente combina un sistema di deposizione tipico, ad esempio un evaporatore del fascio di elettroni o evaporatore termale, con un substrato inclinato10. L'angolo obliquo del flusso incidente crea lo shadowing atomico, che produce aree che il flusso di vapore non è possibile raggiungere direttamente11. La tecnica di deposizione di angolo obliquo è stato ampiamente usata in vari film sottile rivestimento applicazioni12,13,14.
In questo lavoro, dettagliamo i processi per la realizzazione di pellicole a colori ultra-sottile da deposizione obliquo utilizzando un evaporatore del fascio di elettroni. Inoltre, metodi aggiuntivi per la lavorazione di grandi superfici sono presentati separatamente. Oltre ai passaggi di processo, alcune note che dovrebbero essere prese in considerazione durante il processo di fabbricazione sono spiegati in dettaglio.
Inoltre esaminiamo processi per misurare la riflettanza dei campioni fabbricati e convertendoli in informazioni di colore per l'analisi, in modo che possono essere espressi in coordinate di colore CIE e RGB valori15. Inoltre, alcuni aspetti da considerare nel processo di fabbricazione di pellicole a colori ultra-sottili sono discussi.

<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

Strutture di film ultra-sottili sono stati studiati estesamente per uso come rivestimenti ottici, ma restano sfide di prestazioni e di fabbricazione.  Presentiamo un metodo avanzato per la realizzazione di pellicole a colori ultra-sottile con caratteristiche migliorate. Il processo proposto risolve diversi problemi di fabbricazione, incluso il trattamento di grande area. In particolare, il protocollo viene descritto un processo nella fabbricazione di pellicole a colori ultra-sottile utilizzando un evaporatore del fascio di elettroni per la deposizione di angolo obliquo di germanio (Ge) e oro (Au) su substrati di silicio (Si).  Porosità del film prodotto dalla deposizione di angolo obliquo induce i cambiamenti di colore nel film ultra-sottile. Il grado di cambiamento di colore dipende da fattori come lo spessore di pellicola e angolo di deposizione. Fabbricato campioni dei film ultra-sottile di colore ha mostrato accordabilità colore migliorato e purezza del colore. Inoltre, la riflettanza dei campioni fabbricati è stata convertita in valori cromatici e analizzata in termini di colore. Il nostro film ultrasottile fabbricando metodo dovrebbe essere utilizzato per varie applicazioni di film ultra-sottile come elettrodi colore flessibile celle solari a film sottile e filtri ottici. Inoltre, il processo sviluppato qui per analizzare il colore dei campioni fabbricati è ampiamente utile per studiare le varie strutture di colore.

La figura 2a Mostra immagini dei campioni 2 cm x 2 cm di fabbricato. I campioni sono stati fabbricati in modo che il film ha avuto diversi spessori (vale a dire, 10 nm, 15 nm, 20 nm e 25 nm) e sono stati depositati a diverse angolazioni (vale a dire, 0 °, 30 °, 45 ° e 70 °). Il colore dei cambiamenti pellicole depositate a seconda della combinazione di entrambi lo spessore dei campioni e l'angolo di deposizione. I cambiamenti di colore dovuti a modifiche nella porosità...

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

Fabbricazione di film ultra-sottile di colore con altamente assorbente Media mediante deposizione di angolo obliquo

Presentiamo un metodo dettagliato per la realizzazione di pellicole a colori ultra-sottile con caratteristiche migliorate per rivestimenti ottici. La tecnica di deposizione di angolo obliquo utilizzando un evaporatore del fascio di elettroni permette accordabilità colore migliorato e purezza. Film fabbricato di Ge e Au su substrati di Si sono stati analizzati mediante misure di riflettanza e conversione di informazioni di colore.

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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