Eğik açısı ifade kullanarak medya yüksek emici ile Ultra ince renk filmleri imalatı

Engineering

Your institution must subscribe to JoVE's Engineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Biz ultra-ince renk filmleri optik kaplamalar için geliştirilmiş özellikleri ile imalatı için detaylı bir yöntem mevcut. Eğik açısı ifade tekniği, bir elektron ışını Evaporatör geliştirilmiş renk ayar ve saflık sağlar. Ge ve Au fabrikasyon Filmler Si yüzeyler üzerinde yansıma ölçümleri ve renk bilgi dönüşüm tarafından analiz edildi.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Yoo, Y. J., Lee, G. J., Jang, K. I., Song, Y. M. Fabrication of Ultra-thin Color Films with Highly Absorbing Media Using Oblique Angle Deposition. J. Vis. Exp. (126), e56383, doi:10.3791/56383 (2017).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Ultra ince film yapıları yoğun kullanım için optik kaplamalar incelenmiştir ama performans ve üretim zorlukları kalır.  Biz ultra-ince renk filmleri geliştirilmiş özelliklere sahip imalatı için gelişmiş bir yöntem mevcut. Önerilen işlemi geniş alanı işleme de dahil olmak üzere çeşitli İmalat sorunları giderir. Özellikle de, protokol germanyum (Ge) ve altın (Au) Silisyum (Si) yüzeyler üzerinde eğik açısı birikimi için bir elektron ışını Evaporatör kullanarak Ultra-ince renk filmleri imalatı için bir işlem açıklanmaktadır.  Eğik açısı ifade tarafından üretilen film porozite renk değişiklikleri Ultra-ince film neden olmaktadır. Renk değişimi derecesini ifade açı ve film kalınlığı gibi etkenlere bağlıdır. Geliştirilmiş renk ayar ve renk saflık gösterdi Ultra-ince renk filmleri örnekleri fabrikasyon. Buna ek olarak, fabrikasyon örnekleri ölçülen yansıma Kromatik değerlere dönüştürülür ve renk açısından analiz. Esnek renk elektrotlar, ince film güneş pilleri ve optik filtreler gibi çeşitli Ultra ince film uygulamalar için kullanılacak yöntemi imalatı bizim Ultra ince film bekleniyor. Ayrıca, burada fabrikasyon örnekleri renk analiz etmek için geliştirilen işlemi genel olarak çeşitli renk yapıları çalışmak için yararlıdır.

Introduction

Genel olarak, optik ince film kaplama performans ürettikleri, yüksek yansıma veya iletim gibi optik parazit türü temel alır. Dielektrik ince-film, optik girişim sadece çeyrek dalga kalınlığı (λ/4n) gibi koşullar tatmin tarafından elde edilebilir. Girişim ilkeleri uzun Fabry-Perot İnterferometre ve dağıtılmış Bragg reflektör1,2gibi çeşitli optik uygulamalarda kullanılmaktadır. Son yıllarda,3,4,5,6ince film gibi metaller ve yarı iletkenler çok emici malzemeler kullanarak yapılar yaygın olmuştur okudu. Güçlü optik girişim ince film kaplama bir emici yarı iletken malzeme olmayan önemsiz faz değişiklikleri yansıyan dalgaları üreten bir metal film tarafından elde edilebilir. Bu tür bir yapısı Dielektrik ince film kaplama önemli ölçüde daha ince olan Ultra-ince kaplama sağlar.

Son zamanlarda, biz renk ayar ve renk saflık yüksek emici ince-film artırma yolları inceledik porozite7kullanarak. Gözeneklilik yatırılan film kontrol ederek, ince film orta etkili Kırılma indisi değiştirilen8olabilir. Bu değişikliği etkili Kırılma indisi, düzelmek için optik özelliklerini sağlar. Bu etkiye bağlı olarak, biz sıkı eşleşmiş dalga analizi (RCWA)9kullanarak hesaplamalar tarafından Ultra-ince renk filmler farklı kalınlıklarda ve porosities ile tasarlanmıştır. Tasarım renkleri farklı film kalınlıkları her porozite7de sunar.

Eğik açısı birikimi, yüksek emici ince film kaplama porozite denetlemek için basit bir yöntem çalıştırmaya başladık. Eğik açısı ifade tekniği temelde bir hareket ettirildiğinde substrat10ile bir elektron ışını Evaporatör veya termal Evaporatör, gibi bir normal ifade sistemi birleştirir. Eğik açısı olay akı atomik gölgeleme, hangi alanlarda buharı flux doğrudan11ulaşamıyorum üreten oluşturur. Eğik açısı ifade tekniği yaygın olarak çeşitli ince film kaplama uygulamaları12,13,14' te kullanmıştır.

Bu çalışmada, bir elektron ışını Evaporatör kullanarak eğik ifadesi tarafından Ultra-ince renk filmleri imalatı için süreçleri ayrıntı. Ayrıca, geniş alanlara işleme için ek yöntemler ayrı olarak sunulur. İşlemin adımlarına ek olarak, üretim işlemi sırasında dikkate alınması gereken bazı notlar ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

CIE renk koordinatları ve RGB değerleri15ifade edilebilir biz aynı zamanda fabrikasyon örnekleri yansıma ölçme ve analiz, bilgiyle renk dönüştürme işlemleri gözden geçirirsiniz. Ayrıca, ultra-ince renk filmleri imalat sürecinde dikkate alınacak bazı konular ele alınmıştır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Dikkat: Bu protokol için kullanılan bazı kimyasal maddeler (Yani, tamponlu oksit etchant, izopropil alkol, vb) sağlığı için tehlikeli olabilir. Herhangi bir numune hazırlama yürürlüğe girmeden önce ilgili tüm malzeme güvenlik bilgi formları danışınız. Uygun kişisel koruyucu donanım (örneğin, laboratuvar mont, koruyucu gözlük, eldiven, vb) kullanmak ve denetimleri (örneğin, ıslak istasyonu, duman hood, vb) mühendislik etchants ve çözücüler işlerken.

1. Si substrat hazırlanması

  1. 4 inç Silisyum (Si) gofret 2 cm x 2 cm kesilmiş bir elmas kesici kullanarak büyüklükte kareler. Renkli örnekleri yapmak belgili tanımlık substrate 2 cm x 2 cm, genellikle kesilir ama eğik açısı ifade için kullanılan örnek tutucu boyutuna bağlı olarak daha büyük hale gelebilir.
  2. Yerli oksit politetrafloroetilin (PTFE) ayı'yı kullanarak kaldırmak için 3 dikkat s. için arabelleğe alınan oksit etchant (BOE) cleaved Si yüzeylerde daldırma: Lütfen güvenliği için uygun koruma giymek.
  3. Cleaved Si yüzeylerde aseton, izopropil alkol (IPA) ve 3 için deiyonize (DI) su içinde sırayla temiz s her.
    1. PTFE kullanarak jig, temizlik solüsyon içeren bir ultrasonik banyo 3 dk 35 kHz frekans için aseton ile cleaved Si yüzeylerde temizleyicide.
    2. Cleaved Si yüzeylerde IPA ile aseton kaldırmak için durulama.
    3. Temizlik son adımı olarak, cleaved Si yüzeylerde DI su ile durulama.
  4. Nem, kaldırmak için onunla forseps. tutarken bir azot darbe silah ile temiz yüzey kuru

2. Au reflektör birikimi

  1. forseps ve karbon bant kullanarak, bir düz örnek tutucu üzerine temizlenmiş Si yüzeylerde düzeltmek ve yer tutucu elektron ışını Evaporatör Ti ve Au kaynakları ile odasına.
  2. Odası yüksek vakum ulaşmak 1 h için tahliye edin. Temel basınç, vakum odasının 4 x 10 -6 Torr olmalıdır.
  3. Mevduat Ti katman olarak bir yapışma katmanın kalınlığı 10 nm elektron % 5-7 ile ışınla güç 7.5 bir DC gerilim, manuel modda kontrollü, kV, 1 ifade oranını veren Å / sn
    Not: Ti katman yerine aynı kalınlıkta Cr tabakası yapışma tabakası olarak yatırılır.
  4. Mevduat Au katman kalınlığı 100 yansıma katmana olarak nm elektron 13-%15 ile ışınla güç 7.5 bir DC gerilim, manuel modda kontrollü, kV, 2 ifade oranını veren Å / sn
    Not: Au yansıma katman kalınlığı 100'den büyük olabilir nm. Kalınlığı 100 nm yatırılır burada Au optik özelliklerini koruyarak yansıma katmanı olarak ince yapmak için.
  5. Sonra Au katman biriktirme, odası delik ve numune al. Eğik açısı ifade için eğimli örnek sahibi ile yeniden yüklenmesi gerekecektir.

3. Eğik açısı ifade için eğimli örnek sahibinin hazırlık

Not: z ekseni dönen chuck 16 gibi eğik ifade için kullanılabilecek birkaç yöntem vardır ama bu gerektirir Sadece ekipman değiştirme ve filmler bir açıyla teker teker yatırılır. Verimli bir şekilde farklı ifade açıları tarafından üretilen renk değişiklikleri gözlemlemek için örnekleri farklı açılarda eğimli örnek sahipleri kullanılır. Hassas için eğimli örnek sahibi metal işleme ekipman kullanılarak yapılabilir. Ancak, bu yazıda, biz kolayca takip edilebilir basit bir yöntem tanıtmak.

  1. Alüminyum gibi kolayca bükülebilir bir metalden yapılmış bir metal plaka hazırlayın.
  2. Metal plaka üç 2 cm x 5 cm parçalar halinde kesilmiş.
  3. Yanında bir iletki yere metal parçası düzeltmek, kısa kenarda tutun ve metal (Yani, 30 °, 45 ° ve 70 °) istenen ifade açı viraj.
  4. Karbon bant kullanarak 4 inç örnek sahibi bükülmüş metal parçalar eklemek.

4. Eğik açısı ifade Ge katman

Not: Bu bölümde, şematik diyagramları oblique aşağıdaki şekil 1 eğimli örnek sahipleri ve gözenekli Ge Filmler, üzerinde biriken örnekleri bakın açı ifade.

  1. Sırasıyla Dört yatırılır Au örnekleri bir eğimli örnek sahibi 0 °, 30 °, 45 ° ve 70 ° açılarla teybe karbon ile düzeltmek.
  2. Elektron ışını Evaporatör eğik açısı ifade için bir Ge kaynakla eğimli örnek kutusunda Au yatırılır örnekleri yüklemek.
  3. Odası yüksek vakum ulaşmak 1 h için tahliye edin. Temel basınç, vakum odasının 4 x 10 -6 Torr olmalıdır.
  4. Mevduat Ge katman elektron ışını güç 7.5 bir DC gerilim, manuel modda kontrollü % 6-8 ile boyama katmanı olarak kV, 1 ifade oranını veren Å/sn. Dört örnekleri Ge katmanda ifade kalınlıkları vardır 10 nm, 15 nm, 20 nm ve 25 nm, sırasıyla.
    Not: İfade kalınlıkları 10 nm, 15 nm, 20 nm ve 25 nm her biriktirme açısı için renk değişiklikleri karşılaştırma kolaylaştırmak için seçildi. Belirli bir renk elde etmek için farklı açı ve kalınlığı (5-60 nm) seçilebilir.
  5. Sonra Ge katman biriktirme, odası delik ve numune al.

5. Eğik açısı biriktirme işlemi için geniş alanlar

Not: eğik açısı ifade için kullanılan örnek boyutu küçük ise, bu adım 4'te ayrıntılı işlem tarafından sahte olduğu. Ancak, sahte olduğu ortaya örnek boyutu büyükse, film tekdüzelik nedeniyle buharlaşma akı 16 z ekseni boyunca varyasyon korumak zorlaşır. Bu nedenle, ayrı bir ek işlem Adım 5, daha büyük örnekleri imal ve tekdüze bir renk elde etmek için gereklidir.

  1. İçin bir 2 inç gofret, adım 2, büyük örnek üzerinde Au katman yatırma sonra düzeltmek Au-tevdi büyük örnek 45° eğimli örnek sahibi için.
    Not: bizim eğimli örnek sahibi küçük örnekleri sığacak şekilde tasarlandığından, tüm büyük örnekleri yükleme açıları (Yani, 0 °, 30 °, 45 ° ve 70 °) örnekleri arasında girişime oluşturacak. Bu nedenle, eğik bir işlemdeki çeşitli açılarda büyük ölçekli örnekler mevduat, bir eğimli örnek sahibi büyük ölçekli örnekler için uygun olması gereklidir için.
  2. Elektron ışını Evaporatör eğik açısı ifade için bir Ge kaynağı ile içine meyilli örnek kutusunda Au yatırılır büyük örnek yüklemek.
    Not: örnek yüklerken, ikinci ifade katman olması gerekir ilk ifade olarak aynı yönde yatırılır, çok yüklü örnek yönüne dikkat edin. Kolaylık sağlamak için bu örnek sahibi odası önünde karşı karşıya yüklenir önerilir.
  3. Odası için 1 h için tahliye yüksek vakum ulaşmak. Temel basınç, vakum odasının 4 x 10 -6 Torr olmalıdır.
  4. Ge katman olarak ifade kalınlığı 10 boyama katmana mevduat 20 hedef kalınlığı yarısı nm nm, elektron ışını güç 7.5 bir DC gerilim, manuel modda kontrollü % 6-8 ile kV, 1 ifade oranını veren Å / sn
  5. Devrilmesinden sonra ilk Ge katman tamamlandıktan sonra odası delik ve örnek yeniden konumlandırılmış ve reloaded gerekmektedir çünkü örnek atın.
  6. İlk biriktirme konumu ile ilgili ters olan bir konumda eğimli örnek tutucusu örneğe düzeltmek.
  7. Sahibi ilk ifade olarak aynı yönde karşı karşıya Ge kaynakla eğimli örnek kutusunda örnek yüklemek.
  8. Odası yüksek vakum ulaşmak 1 h için tahliye edin. Temel basınç, vakum odasının 4 x 10 -6 Torr olmalıdır.
  9. Ge katman olarak ifade kalınlığı 10 boyama katmana mevduat 20 hedef kalınlığı yarısı nm nm, elektron ışını güç 7.5 bir DC gerilim, manuel modda kontrollü % 6-8 ile kV, 1 ifade oranını veren Å / sn
  10. Sonra Ge katman biriktirme, odası delik ve örnek alın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Şekil 2a görüntüleri 2 cm x 2 fabrikasyon cm örnekleri gösterir. Filmler farklı kalınlıklarda vardı ki örnekleri fabrikasyon (Yani, 10 nm, 15 nm, 20 nm ve 25 nm) ve farklı açılarda (Yani, 0 °, 30 °, 45 ° ve 70 °) tevdi. Her iki kalınlığı örnekleri ve ifade açı kombinasyonu yatırılan filmleri değişir rengi. Renk değişiklikleri film porozite içinde değiştirilmesinden kaynaklanan. Bağlı olarak ifade açı, nano-sütunları tek tek eğimli dizileri Şekil 2sol SEM görüntüleri gösterildiği gibi yüzey üzerinde oluşturulur. Deneysel test sonuçlarına göre daha yüksek ifade açılarla daha az renk değişimi her biriktirme açısı için telaffuz edilir görülebilir.

Şekil 2b yansıma ölçümleri fabrikasyon örneklerinin sonuçlarını gösterir. Rengi bir vardiyada yansıma en düşük daldırma tarafından değiştirilir. Şekil 2arenk değişikliği tarafından gösterildiği gibi yansıma DIP yavaş yavaş daha yüksek ifade açılarla kaymıştır. Her Ge tabakası kalınlığı ile yansıma daldırma ile ifade açısı değişir. Renk bu nöbetleşe yansıma daldırma tarafından değiştirilir.

Fabrikasyon örneklerini bir renk açısından Kromatik değerlere dönüştürmek ölçülen reflectances gerekir. Bizim hesaplamalarda CIE 1931 standart gözlemci işlevi renk değerleri dönüştürmeye en yaygın olarak kullanılan renk eşleme işlevi, istihdam13oldu. Hesaplamada, renk eşleme işlevi bir spektral güç dağıtım olarak ölçülen yansıma çarpılır. Şekil 3a gösterir spektral yanıt renk örnekleri farklı ifade açıları (Yani, 0 °, 30 °, 45 ° ve 70 °) ile ölçülen yansıma ve Ge katman kalınlığı 15 eşleme nm. Bu spektral yanıtları, X, tristimulus değerleri bütünleştirerek Y ve Z, renk bilgilerini ifade etmek için temel parametreleri olan elde edilebilir. CIE renk koordinatları bir rengin renk bileşenlerinden iki türetilmiş parametreleri ile belirtilen x ve y ve aşağıdaki denklemleri kullanarak tüm üç tristimulus değerleri normalleştirilmiş değerleri:

Equation 1

Equation 2
Bu denklemler üzerinde bağlı olarak, şekil 3b CIE koordinat sisteminde renk bileşenlerinden farklı ifade açıları ile örnekleri gösterir.

Onlar üzerinden CIE renk koordinat sistemi içine şekil 3a ' yansıma ölçülen dönüştürdükten sonra şekil 4a renk değerleri gösterir. Karşılaştırma için hesaplanan sonuçları da, kesikli çizgilerle gösterildiği gibi çizildi. Hesaplamada, Ge etkili endeksi tabanlı üzerinde her biriktirme açı7için beklenen porosities hesaplanır. O zaman, bu etkili endeksi kullanarak, yansıma değerleri sıkı eşleşmiş dalga analizi (RCWA)9tarafından hesaplanmıştır. CIE koordinat sistemi kullanarak karşılaştırıldığında, deneysel sonuçlar de hesaplanan sonuçları eşleştirilmiştir.

Örneklerin renk değerleri aralığı karşılaştırarak, bu örnekleri yüksek ifade açıları ile daha geniş bir renk aralığı sergiledi. Bu renk deyimler aralığı geniş, daha yüksek renk saflığı ile anlamına gelir. Daha yüksek renk saflık daha yüksek ifade açılarda yüzey yansımasını daha yüksek açılarda birikimi nedeniyle daha yüksek gözeneklilik kaynaklanan azalma atfedilir.

Yansıma dönüştürülmüş renk bilgilerini renkler15temsil için RGB değerleri dönüştürülebilir. Şekil 4b renk bilgilerini örneklerin yansıma ölçülen RGB değerlerine dönüştürme sonra renk gösterimi gösterir. Fotoğrafları doğru aydınlatma ya da diğer koşulları, farklılıkları nedeniyle gerçek örnek renkleri temsil etmeyebilir ama genel eğilim örnek örnek gelen renk değişim içinde görülebilir.

Şekil 5 geniş bir alan işlemini kullanarak görüntüleri 2 inç gofret üzerinde fabrikasyon örnekleri gösterir. Ne zaman büyük bir örnek imalatı, yatırılan kalınlığı yüzey konumuna bağlı olarak farklılık gösterir. Bu soruna bir çözüm Protokolü'nün 5 adımda açıklandığı gibi iki adımda ifade gerçekleştirmektir. İlk katmanla istediğiniz kalınlıkta yarısı olumlu ifade açıyla yatırılır ve ikinci yarısında bir negatif ifade açıyla yatırılır.  Pozitif ve negatif açılarla yatırma tarafından bu şekilde kalınlığı farklılıkları birbirine telafi edecek ve bir tek tip kalınlık elde edilebilir.

20 bizim hedefti nm ve 40 nm kalınlığı 45 °, ancak, bir ifade açıyla sonuçlar daha kalın mevduat gösterdi. Bunun nedeni telafi ortalama kalınlık bir pozisyonda kaynak örnek sahibi16daha yakın dikey yönde kuruldu. Bu nedenle, bu yöntemi kullanarak büyük ölçüde imalatı, bu yatırılan film hedef kalınlığı kalın olması beklenmelidir.

Şekil 6 farklı görüş açıları, fabrikasyon örnekleri ve farklı olay açılarda ölçülü yansıma görüntülerini gösteriyor. Belgili tanımlık imge içinde gösterildiği gibi açıları ile ilgilenen göre renk pek az değişiklik vardır. Farklı açılarda ölçülü yansıma değerlerden en az dips da pek tarafından olay açıları kaymıştır. Temel olarak, bu kaplamalar olay ışığın dalga boyu çok ince olduğundan, olaylarının normal insidansı olgusu ile karşılaştırıldığında artması açı kaynaklanan küçük faz farkı yoktur.

Figure 1
Resim 1 : Şematik diyagramların (bir) eğimli örnek sahipleri ve (b) gözenekli Ge Filmler üzerinde yatırılır örnekleri eğik açısı ifade tarafından düzenlendi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
sınıf "xfig" = > Şekil 2: (bir) farklı ifade açılarda (Yani, 0 °, 30 °, 45 ° ve 70 °) farklı Ge kalınlığı ile fabrikasyon örnekleri görüntülerini (Yani, 10 nm, 15 nm, 20 nm, 25 nm ve 100 nm). Yaptı, gri ölçekli örnekler için 200 Ge kalınlığı ile karşılık gelen mikroskobu görüntüleri taramak Haritayı rakamlar nm morfolojisi daha iyi göstermek için. Ölçek çubuğu = 100 nm. (b) ölçülen yansıma spectra her Ge kalınlığı için (Yani, 10 nm, 15 nm, 20 nm ve 25 nm) farklı ifade açıları (Yani, 0 °, 30 °, 45 ° ve 70 °) ile. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3 : (bir) tristimulus değerleri ve (b) farklı ifade açılarda (Yani, 0 °, 30 °, 45 ° ve 70 °) 20 Ge kalınlığı ile CIE arsa nm Kromatik yanıt. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 4
Şekil 4 : Hesaplanan sonuçları gösterilen CIE koordinatları fabrikasyon örnekleri, ölçülen yansıma değerlerinden (bir) renk değerleri.  (b) üzerinde fabrikasyon örneklerinin reflectances ölçülen tabanlı renk gösterimi. Yaptı, gri ölçekli örnekler için 200 Ge kalınlığı ile karşılık gelen mikroskobu görüntüleri taramak Haritayı rakamlar nm morfolojisi daha iyi göstermek için. Ölçek çubuğu = 100 nm. Bu rakam 7 Kimya Royal Society izniyle yeniden oluşturulmuştur. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 5
Şekil 5 : 2 inç gofret (bir) 20 nm ve (b) 40 nm ifade açı 45 °'in farklı Ge kalınlıkları ile fabrikasyon örnekleri görüntülerini.

Figure 6
Şekil 6 : 5° ila 60° ve 20° ile 60 ° açılarla eğik ölçülen yansıma Spectra görünümünden farklı açılarını görüntülerle fabrikasyon örnekleri (bir) bir 15 Ge kalınlığı nm'de 0 °, (b) bir 25 Ge kalınlığı nm'de ifade ifade açısı ile bir 70° k. Bu rakam Y. J. Yoo ve ark. çoğaltılamaz 7, Kimya Royal Society izniyle.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Geleneksel ince film kaplama rengi3,4,5,6içinde renk değiştirme farklı malzeme ve kalınlık yaparak kontrol edilebilir. Farklı kırılma endeksi ile malzeme seçimi çeşitli renk ayarlamak için sınırlıdır. Bu sınırlama dinlenmek için ince film renk kaplama için eğik açısı ifade kullandı. İfade açı bağlı olarak Şekil 1badımında gösterildiği11, katman tarafından atomik değiştirilir Ge porozite gölgeleme. Ge ince film için uygulanan porozite Ge katman7etkili dizinde bir değişiklik neden olur. Faz değişim Ge orta yayılıyor ışığın etkin dizin değişikliği ile eğik açısı ifade tarafından değişir. Sonuç olarak, renk görünür dalga boylarında koşullarında farklı girişim ile değiştirir. Özellikle bizim Ultra-ince renk filmleri, son derece eğik ifade açı en düşük etkin dizin alt yüzey yansıması ile renk saflık ve ayar daha küçük bir faz değişikliği ile geliştirilmiş.

Bizim iletişim kuralında, adım 4 renklendirme en kritik bir süreçtir. 4. adım başarılı bir şekilde çalıştırmak için film kalitesi ince film optik kaplama rengi kritik bir faktör olduğunu göz önünde bulundurun. Film kalitesi Kırılma indisi değiştirebilirsiniz ve ustaca renklendirme etkiler. Film kalitesi koşul ifade ekipman ve doğa üzerinde bağlıdır. Bizim durumumuzda bir elektron ışını Evaporatör ifade ekipman olarak kullanıldı ve sabit basınç ve ifade gore film istikrarı sağlamak için muhafaza. Ayrıca, biz sürekli bu koşullar altında yatırılır ince filmlerin optik sabitler ölçülen ve ölçülen optik sabitleri kullanarak, ince film rengini tahmin analiz ve. Bir tam istenilen renk elde etmek için ve film kalınlığı kullanarak renk ayarlamak için basınç ve ifade oranı ifade ekipman gibi koşullar istikrarı sağlamak. Özellikle, söz konusu olduğunda farklı donanımları, ekipman çeşitli koşulları Ultra-ince renk filmleri ayarlamak için optimize edilmiş olması gerekir.

Geniş bir alan eğik açısı ifade süreç içinde film biriktirme üniform olmayan kaynak ile yüzey arasındaki dikey fark nedeniyle. Elektron ışını buharlaşma sürecinde buharı akı yoğunluğu kaynak dikey yönde değişir. Yüksek eğik açıyla akı yoğunluğu yüzey konumuna bağlı olarak farklı şekilde yatırılır neden olan substrat pozisyona bağlı olarak dikey bir fark yoktur.

5. adımda Protokolü'nün ayrıntılı işlem bunun için telafi etmek için geliştirilmiştir. Bu yöntem basit ve kolayca ekipman değiştirmeden takip edilebilir. Ancak, sonuçlar bölümünde belirtildiği gibi işleminin hedef kalınlığı daha büyük film kalınlığı neden eğilimindedir. Bu kalınlık sorunu çözmek için başka bir büyük alan işlem yöntemi örnek z ekseni içinde döner böylece yüklendiği odasında chuck değiştirmektir. Örnek z ekseni dönme merkezi yüklendiğinde, Merkezi örnek her zaman kaynak sabit bir uzaklıkta kalacaktır. Bu nedenle, hatta pozitif ve negatif açılarda birikimi ile tek tip bir kalınlık elde edilebilir. Ayrıca, bu örnek eğik açısı chuck dönebilen z ekseni odası içinde olduğu için vakum koruyarak değiştirilebilir olması gerekmektedir.

Sonuç olarak, biz bir elektron ışını Evaporatör ile eğik açısı ifade kullanarak Ultra-ince renk filmleri imalatı için bir işlem sundu. Buna ek olarak, biz fabrikasyon örnekleri ölçülen optik özelliklerini renk bilgileri dönüştürmek için bir yöntem ayrıntılı ve onları kendi CIE koordinatları ile renk açısından analiz. Ölçmek ve fabrikasyon örnekleri renkleri analiz etmek için kullanılan bu işlem aynı zamanda çeşitli boyama dörtlüleri analiz için yararlı olabilir. Bu çalışmada, ultra ince film ve ifade açı kalınlığına bağlı olarak renk değişiklikler gözlendi. Bizim Ultra-ince renk yapıları, esnek renk elektrotlar, ince film güneş pilleri ve optik filtreler gibi çeşitli ince film uygulamalar için yaygın olarak kullanılabilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Bu araştırma insansız araçlar gelişmiş çekirdek teknoloji araştırma ve geliştirme programı aracılığıyla insansız araç gelişmiş Araştırma Merkezi (Bilim Bakanlığı, ICT ve gelecek planlama, Güney Kore (tarafından finanse edilen UVARC) tarafından desteklenen 2016M1B3A1A01937575)

Materials

Name Company Catalog Number Comments
 KVE-2004L Korea Vacuum Tech. Ltd. E-beam evaporator system
Cary 500 Varian, USA UV-Vis-NIR spectrophotometer
T1-H-10 Elma Ultrasonic bath
HSD150-03P Misung Scientific Co., Ltd Hot plate
Isopropyl Alcohol (IPA) OCI Company Ltd. Isopropyl Alcohol (IPA)
Buffered Oxide Etch 6:1 Avantor Buffered Oxide Etch 6:1
Acetone OCI Company Ltd. Acetone
4 inch Silicon Wafer Hi-Solar Co., Ltd. 4 inch Silicon Wafer (P-100, 1 - 20 ohm.cm, Single side polished, Thickness: 440 ± 20 μm)
2 inch Silicon Wafer Hi-Solar Co., Ltd. 2 inch Silicon Wafer (P-100, 1 - 20 ohm.cm, Single side polished, Thickness: 440 ± 20 μm)

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Macleod, H. A. Thin-film optical filters. Institute of Physics Publishing. 3, 3rd, (2001).
  2. Baumeister, P. W. Optical Coating Technology. SPIE Press. Bellingham, Washington. (2004).
  3. Kats, M. A., Blanchard, R., Genevet, P., Capasso, F. Nanometre optical coatings based on strong interference effects in highly absorbing media. Nat. Mater. 12, 20-24 (2013).
  4. Kats, M. A., et al. Ultra-thin perfect absorber employing a tunable phase change material. Appl. Phys. Lett. 101, (22), 221101 (2012).
  5. Lee, K. T., Seo, S., Lee, J. Y., Guo, L. J. Strong resonance effect in a lossy medium-based Optical Cavity for angle robust spectrum filters. Adv. Mater. 26, (36), 6324-6328 (2014).
  6. Song, H., et al. Nanocavity enhancement for ultra-thin film optical absorber. Adv. Mater. 26, (17), 2737-2743 (2014).
  7. Yoo, Y. J., Lim, J. H., Lee, G. J., Jang, K. I., Song, Y. M. Ultra-thin films with highly absorbent porous media fine-tunable for coloration and enhanced color purity. Nanoscale. 9, (9), 2986-2991 (2017).
  8. Garahan, A., Pilon, L., Yin, J., Saxena, I. Effective optical properties of absorbing nanoporous and nanocomposite thin films. J. Appl. Phys. 101, (1), 014320 (2007).
  9. Moharam, M. G. Coupled-wave analysis of two-dimensional dielectric gratings. Proc. SPIE. 883, 8-11 (1988).
  10. Robbie, K., Sit, J. C., Brett, M. J. Advanced techniques for glancing angle deposition. J. Vac. Sci. Technol. B. 16, (3), 1115-1122 (1998).
  11. Hawkeye, M. M., Brett, M. J. Glancing angle deposition: Fabrication, properties, and applications of micro- and nanostructured thin films. J. Vac. Sci. Technol. A. 25, (5), 1317-1335 (2007).
  12. Jang, S. J., Song, Y. M., Yu, J. S., Yeo, C. I., Lee, Y. T. Antireflective properties of porous Si nanocolumnar structures with graded refractive index layers. Opt. Lett. 36, (2), 253-255 (2011).
  13. Jang, S. J., Song, Y. M., Yeo, C. I., Park, C. Y., Lee, Y. T. Highly tolerant a-Si distributed Bragg reflector fabricated by oblique angle deposition. Opt. Mater. Exp. 1, (3), 451-457 (2011).
  14. Harris, K. D., Popta, A. C. V., Sit, J. C., Broer, D. J., Brett, M. J. A Birefringent and Transparent Electrical Conductor. Adv. Funct. Mater. 18, (15), 2147-2153 (2008).
  15. Fairman, H. S., Brill, M. H., Hemmendinger, H. How the CIE 1931 color-matching functions were derived from Wright-Guild data. Color Research & Application. 22, (1), 11-23 (1997).
  16. Oliver, J. B., et al. Electron-beam–deposited distributed polarization rotator for high-power laser applications. Opt. Exp. 22, (20), 23883-23896 (2014).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics