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

Denna forskning stöddes av obemannade fordon avancerade Core Technology Research och utveckling av programmet genom den obemannade fordon avancerad forskning Center (UVARC) finansieras av ministeriet för vetenskap, IKT och framtida planering, den Republiken Korea ( 2016M1B3A1A01937575)

Försiktighet: vissa kemikalier (dvs, buffrat oxid etsmedlet, isopropylalkohol, etc.) som används i detta protokoll kan vara farliga för hälsa. Kontakta alla relevanta säkerhetsdatablad innan någon provberedning äger rum. Använd lämplig personlig skyddsutrustning (t.ex., lab rockar, skyddsglasögon, handskar o.s.v.) och tekniska kontroller (t.ex., våta station, fume huva, etc.) vid hantering av etsmedel och lösningsmedel.
 1. beredning av Si substratet <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 konventionella tunn filmbeläggningar för färgning3,4,5,6, kan färgen styras genom att ändra olika material och justera tjockleken. Valet av material med olika refractive index är begränsad för finjustering av olika färger. För att koppla av denna begränsning, utnyttjat vi sned vinkel nedfall att tunnfilms-färg beläggning. Beroende på nedfall vinkeln skuggning porositeten av den ...

Utförandet av tunnfilms-optiska beläggningar är i allmänhet baserad på typ av optiska störningar som de producerar, till exempel hög reflektion eller överföring. I dielektriska tunn-filmer, kan optiska störningar erhållas genom att helt enkelt tillfredsställande förhållanden såsom kvartalet våg tjocklek (λ/4n). Störningar principer har länge använts i olika optiska applikationer såsom Fabry-Perot interferometrar och distribuerade Bragg reflektorer1,2. Under de senaste åren studerat tunn film strukturer med högabsorberande material som metaller och halvledare har varit allmänt3,4,5,6. Stark optiska störningar kan erhållas av tunnfilms-beläggning en absorberande halvledarmaterial på en metall film, som producerar icke-triviala fas förändringar i reflekterade vågor. Denna typ av struktur tillåter ultratunn beläggning som är betydligt tunnare än dielektriska tunnfilms-beläggningar.
Nyligen har vi studerat olika sätt att förbättra den färg tunability och färgen renhet av högabsorberande thin-film använder porositet7. Genom att kontrollera porositeten av deponerade filmen, kan effektivt brytningsindex av tunnfilms-mediet vara ändrade8. Denna förändring i effektiv brytningsindex tillåter de optiska egenskaperna förbättras. Baserat på denna effekt, utformat vi Ultra-tunn färg filmer med olika tjocklekar och porositeter av beräkningar med hjälp av rigorösa kopplat wave analys (RCWA)9. Vår design presenterar färger med olika film tjocklekar på varje porositet7.
Vi anställt en enkel metod, sned vinkel nedfall, att styra porositeten av högabsorberande tunnfilms-beläggningar. Sned vinkel nedfall tekniken kombinerar i princip ett typisk nedfall system, såsom en electron beam förångare eller termisk förångaren, med en lutande substrat10. Sned vinkel infallande flux skapar Atom skuggning, som producerar områden att ånga flux inte kan nå direkt11. Sned vinkel nedfall tekniken har använts i olika tunnfilms-beläggning program12,13,14.
I detta arbete detalj vi processerna för att tillverka Ultra-tunn färg filmer av sneda nedfall använda electron beam förångare. Ytterligare metoder för stora ytor bearbetning presenteras dessutom separat. Förutom processteg beskrivs några anteckningar som bör beaktas under tillverkningsprocessen i detalj.
Vi granskar även processer för mätning av reflektansen fabricerade prover och omvandla dem till färginformation för analys, så att de kan uttryckas i CIE-koordinater för färg och RGB-värden15. Dessutom diskuteras vissa frågor att överväga i tillverkningsprocessen av ultra-tunn färg filmer.

<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-tunn filmar strukturerar har studerats ingående för användning som optiska beläggningar, men prestanda och fabrication utmaningar kvarstår.  Vi presenterar en avancerad metod för fabricera Ultra-tunn färg filmar med förbättrade egenskaper. Den föreslagna processen tar flera fabrication frågor, inklusive bearbetning, stort område. Specifikt, beskriver protokollet en process för att fabricera Ultra-tunn färg filmer med electron beam förångare för sned vinkel nedfall av germanium (Ge) och guld (Au) på kisel (Si) substrat.  Film porositet produceras av sned vinkel nedfall inducerar färgändringar i Ultra-tunn film. Graden av färgförändring beror på faktorer såsom nedfall vinkel och film tjocklek. Fabricerade prover av ultra-tunn färg filmerna visade förbättrad färg tunability och färgen renhet. Dessutom var uppmätta reflektansen av påhittade proverna omvandlas till kromatiska värden och analyseras i termer av färg. Vår ultratunna film fabricera metod förväntas användas för olika program, Ultra-tunn film som flexibel färg elektroder, tunnfilmssolceller och optiska filter. Den process som utvecklats här för att analysera färgen på de fabricerade proverna är också allmänt användbar för att studera olika färg strukturer.

Figur 2a visar bilder av 2 x 2 cm fabricerade proverna. Proverna var fabricerade så att filmerna hade olika tjocklekar (dvs10 nm, 15 nm, 20 nm och 25 nm) och sattes in i olika vinklar (dvs, 0 °, 30 °, 45 ° och 70 °). Färgen på de deponerade filmer förändringarna beroende på kombinationen av båda tjockleken på proverna och nedfall vinkel. Förändringar i färgresultat från förändringar i porositeten av filmen. Beroende på nedfall vinkeln skapas lutande matri...

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

Tillverkning av ultra-tunn färg filmer med mycket absorberande medier med sned vinkel nedfall

Vi presenterar en detaljerad metod för att fabricera Ultra-tunn färg filmar med förbättrade egenskaper för optiska beläggningar. Sned vinkel nedfall tekniken använder electron beam förångare tillåter förbättrad färg tunability och renhet. Fabricerade filmar av Ge och Au på Si substrat analyserades av reflektans mätningar och information färgkonvertering.

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

Tillverkning av Nano-engineered transparent ledande Oxider av pulsad 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

Bildning av Tjocka Tät Yttrium Järn Garnet filmer Använda 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

Speciering och biotillgänglighet Mätningar av miljö Plutonium Använda 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

Indirekt Tillverkning av Lattice metaller med tunna sektioner Använda centrifugalgjutning

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 Metod för Highly sträck ledare med Silver Nanotrådar

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 Deposition jämntjock Ge<sub&gt; 23</sub&gt; Sb<sub&gt; 7</sub&gt; S<sub&gt; 70</sub&gt; Och As<sub&gt; 40</sub&gt; S<sub&gt; 60</sub&gt; kalkogenidglas 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

Beredning av stora ytor vertikala 2D Crystal Hetero-strukturer genom Sulfurization övergången metall filmer för enheten Fabrication

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

Experimentella metoder för spinn - och vinkel-löst Photoemission spektroskopi kombinerat 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

Fabricera reaktiva ytor med borsta-gillar och tvärbundna filmer av Azlactone-Functionalized Block sampolymerer

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