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 forskningen ble støttet av ubemannet kjøretøy avansert Core Technology Research and Development Program gjennom den ubemannet kjøretøy Advanced Research Center (UVARC) finansiert av departementet for vitenskap, IKT og fremtiden planlegging, Sør-Korea ( 2016M1B3A1A01937575)

Advarsel: noen kjemikalier (i.e. bufrede oksid etsematerialer isopropyl alkohol, etc.) i denne protokollen kan være farlig for helsen. Ta kontakt med alle relevante sikkerhetsdatablader før noen eksempel forberedelser finner sted. Bruke riktig personlig verneutstyr (f.eks, labfrakker, vernebriller, hansker, etc.) og engineering kontroller (f.eks våt stasjon, fume hette, etc.) når du håndterer saltoppløsninger og løsemidler.
 1. forberedelse av Si underlaget <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>

I konvensjonell tynnfilm belegg i farge3,4,5,6, kan fargen kontrolleres ved å endre forskjellige materialer og justere tykkelsen. Valget av materialer med forskjellige refractive indekser er begrenset for tuning ulike farger. Hvis du vil slappe av denne begrensningen, utnyttet vi skrå vinkel avsetning til tynn-film farge belegg. Avhengig av avsetning vinkelen skygge porøsitet av Ge lag endre...

Generelt, er ytelsen til tynn-film optisk belegg basert på typen optiske forstyrrelser de produserer, for eksempel høy refleksjon eller overføring. I dielektrisk tynn-film, kan optiske forstyrrelser fås ved å tilfredsstille forhold som kvartal bølge tykkelse (λ/4n). Forstyrrelser prinsipper har lenge vært brukt i optisk programmer som Fabrys-Perot interferometers og distribuert Bragg reflektorer1,2. De siste årene studerte tynnfilm strukturer ved hjelp av svært absorberende materialer som metall og halvledere har vært mye3,4,5,6. Sterke optiske forstyrrelser kan fås ved tynn-film belegging en absorberende halvledermateriale på en metall film, som gir ikke-triviell faseendringer i reflekterte bølger. Denne typen struktur kan ultra-tynne belegg som er vesentlig tynnere enn dielektrisk tynn-film belegg.
Nylig vi studerte måter å forbedre farge tunability og farge renhet av svært absorberende tynn-film bruker porøsitet7. Ved å kontrollere porøsitet av avsatt filmen, kan den effektive brytningsindeksen i tynn-film mediet endret8. Denne endringen i den effektive brytningsindeksen lar optiske egenskapene forbedres. Basert på denne effekten, designet vi ultratynne filmrull med ulike tykkelser og porosities av beregninger ved hjelp av strenge kombinert bølge analyse (RCWA)9. Vår design presenterer farger med annen film tykkelser på hver porøsitet7.
Vi ansatt en enkel metode, skrå vinkel deponering, kontrollere porøsitet av svært absorberende tynn-film belegg. Skrå vinkel deponering teknikken kombinerer i utgangspunktet en typisk avsetning system, for eksempel et elektron strålen fordamperen eller termisk fordamperen, med en skrå substrat10. Skrå vinkel hendelsen flux oppretter atomic skygge, som produserer områder at damp fluks ikke kan nå direkte11. Skrå vinkel deponering teknikken har vært mye brukt i ulike tynn-film belegging programmer12,13,14.
I dette arbeidet detalj vi prosessene for fabrikasjon ultratynne filmrull av skrå deponering bruker et elektron strålen fordamperen. Også presenteres flere metoder for behandling av store området separat. I tillegg til prosess trinnene, er noen notater som bør tas hensyn til under fabrikasjon prosessen forklart i detalj.
Vi vurderer også prosesser for å måle refleksjon av fabrikkerte prøvene og konvertere dem til fargeinformasjon for analyse, slik at de kan uttrykkes i CIE farge koordinater og RGB verdier15. Videre diskuteres noen problemer å vurdere i fabrikasjon prosessen med ultratynn filmrull.

<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

Ultratynne filmstrukturer har vært studert for bruk som optisk belegg, men ytelsen og fabrikasjon utfordringer forbli.  Vi presenterer en avansert metode for fabrikasjon ultratynne filmrull med bedre egenskaper. Foreslåtte prosessen tar flere fabrikasjon problemer, inkludert stort område behandling. Spesielt beskriver protokollen en prosess for fabrikasjon ultratynne filmrull bruker et elektron strålen fordamperen til skrå vinkel deponering av germanium (Ge) og gull (Au) på silikon (Si) underlag.  Filmen porøsitet produsert av skrå vinkel avsetning induserer endringer i den ultra-spinkle filmen. Graden av fargeendring avhenger av faktorer som deponering vinkel og film tykkelse. Fremstille prøver av ultra tynn farge filmene viste forbedret farge tunability og farge renhet. I tillegg var den målte refleksjon av fabrikkerte prøvene konverteres til kromatisk verdier og analysert i form av farger. Vår ultra-spinkle film fabrikere metoden forventes å bli brukt for ultra-spinkle film programmer som fleksibel farge elektroder, tynnfilm-solceller og optiske filtre. Prosessen utviklet her for å analysere fargen fabrikkerte prøvene er også generelt nyttig for studerer ulike farge strukturer.

Figur 2a viser bilder av 2 cm x 2 cm fabrikkert prøvene. Prøvene ble laget slik at filmene hadde ulike tykkelser (dvs, 10 nm, 15 nm, 20 nm og 25 nm) og ble avsatt i forskjellige vinkler (dvs., 0 °, 30 °, 45 ° og 70 °). Fargen i avsatt filmer endres avhengig av kombinasjonen av begge dybden av prøvene og deponering vinkelen. Endringene i fargen skyldes endringer i porøsitet av filmen. Avhengig av avsetning vinkelen opprettes tilbøyelig matriser av nano-enkeltkolonne...

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

Fabrikasjon av ultra tynn farge filmer med svært absorberende Media med skrå vinkel avsetning

Vi presenterer en detaljert metode for fabrikasjon ultratynne filmrull med bedre egenskaper for optisk belegg. Skrå vinkel deponering teknikken bruker et elektron strålen fordamperen gir forbedret farge tunability og renhet. Fabrikkert filmer Ge og Au på Si underlag ble analysert av refleksjon målinger og informasjon fargekonvertering.

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

Fabrikasjon av Nano-konstruert transparent gjennomføre Oksider av pulset laser Nedfall

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 av tykk tett Yttrium Iron Garnet Films Bruke Aerosol Nedfall

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 biotilgjengelighet Målinger av Miljø Plutonium Bruke 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 Fabrikasjon av Gitter Metals med tynne snitt Bruke Sentrifugal 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 for Meget tøyelig Ledere med sølv Nanowires

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

Elektro Nedfall av jevn 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; Chalcogenide Glass 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

Utarbeidelse av store området loddrett 2D Crystal Hetero-strukturer gjennom Sulfurization transisjonsmetall filmer apparat fabrikasjon

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 kombinert 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

Fabrikere reaktive overflater med børste som og krysskoblet filmer av Azlactone-Functionalized blokk co polymerer

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