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

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Summary

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.

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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).

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Abstract

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.

Introduction

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.

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Protocol

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 solventi.

1. preparazione del substrato Si

  1. utilizzando una fresa di diamante, tagliata un wafer di silicio (Si) 4 pollici in 2 x 2 cm dimensioni piazze. Per fare i campioni colorati, il substrato è in genere tagliato 2 cm x 2 cm, ma può essere più grande, a seconda delle dimensioni del supporto del campione utilizzato per la deposizione di angolazione obliqua.
  2. Per rimuovere l'ossido nativo utilizzando Merlo acquaiolo di politetrafluoroetilene (PTFE), immergere i substrati Si fenduto in ossido tamponata mordenzante (BOE) per 3 s. attenzione: si prega di indossare adeguate protezioni di sicurezza.
  3. Pulire i substrati Si fenduto in sequenza in acetone, alcool isopropilico (IPA) e acqua deionizzata (DI) per 3 s.
    1. PTFE utilizzando pulizia jig, sottoporre ad ultrasuoni i substrati Si fenduto con acetone in bagno ad ultrasuoni per 3 min a una frequenza di 35 kHz.
    2. Per eliminare l'acetone, sciacquare i substrati Si fenduto con IPA.
    3. Come l'ultimo passo di pulizia, sciacquare i substrati Si fenduto con acqua DI.
  4. Per rimuovere l'umidità, asciugare il substrato pulito con una pistola ad aria compressa azoto, tenendola con forcipe.

2. Deposizione del riflettore Au

  1. utilizzando nastro forcipe e carbonio, difficoltà i substrati Si puliti su un piatto portacampioni e collocare il supporto nell'alloggiamento dell'evaporatore fascio elettronico con fonti Ti e Au.
  2. Evacuare la camera per 1 h raggiungere alto vuoto. La pressione di base della camera del vuoto dovrebbe essere 4 x 10 -6 Torr.
  3. Deposito lo strato Ti come uno strato di adesione ad uno spessore di 10 nm con 5-7% di elettrone fascio alimentazione controllata in modalità manuale a una tensione continua pari a 7,5 kV, che dà un tasso di deposizione di 1 Å / sec.
    Nota: Uno strato di Cr dello stesso spessore, invece di uno strato di Ti, può essere depositato come lo strato di adesione.
  4. Deposito lo strato di Au come uno strato di riflessione ad uno spessore di 100 nm con 13-15% di elettrone fascio alimentazione controllata in modalità manuale a una tensione continua pari a 7,5 kV, che dà un tasso di deposizione di 2 Å / sec.
    Nota: Lo spessore dello strato di riflessione Au può essere maggiore di 100 nm. Uno spessore di 100 nm è depositato qui per rendere il livello di riflessione più sottile possibile, mantenendo le proprietà ottiche dell'UA.
  5. Deposizione di strati
  6. dopo l'Au, sfogare la camera e prendere i campioni. Avranno bisogno di essere ricaricato con il portacampioni inclinato per la deposizione di angolazione obliqua.

3. Preparazione del supporto inclinato per la deposizione di angolo obliquo

Nota: ci sono diversi metodi che possono essere utilizzati per la deposizione di obliquo, come l'asse z di rotazione mandrino 16, ma questo richiede film e modifica di attrezzature possono essere depositati solo ad un angolo alla volta. Per osservare in modo efficiente le modifiche a colori prodotto da angoli diversi deposizione, abbiamo usato portacampioni che inclinato i campioni con diverse angolazioni. Per la precisione, il portacampioni inclinato può avvenire utilizzando attrezzature di lavorazione dei metalli. Tuttavia, in questa carta, presentiamo un metodo semplice che può essere facilmente seguito.

  1. Preparare una piastra di metallo fatta di un metallo facilmente bendable come alluminio.
  2. La piastra di metallo tagliato a pezzi di tre 2 x 5 cm.
  3. Fissare il pezzo di metallo al pavimento a fianco di un goniometro, tenere il lato corto e piegare il metallo fino all'angolo desiderato deposizione (vale a dire, 30 °, 45 ° e 70 °).
  4. Allegare i pezzi di metallo piegati a supporto del campione di 4 pollici utilizzando nastro carbonio.

4. Angolo obliquo deposizione di Ge strato

Nota: In questa sezione, fare riferimento ai diagrammi schematici in Figura 1 di campioni depositati sul portacampioni inclinato e film porosi di Ge, seguendo obliquo angolo di deposizione.

  1. Fissare i quattro campioni di Au depositati con nastri di carbonio ad un titolare di campione propenso ad angoli di 0°, 30°, 45° e 70°, rispettivamente.
  2. Caricare i campioni Au-depositati su supporto inclinato nell'evaporatore di fascio di elettroni con una fonte di Ge per la deposizione di angolo obliquo.
  3. Evacuare la camera per 1 h raggiungere alto vuoto. La pressione di base della camera del vuoto dovrebbe essere 4 x 10 -6 Torr.
  4. Depositare lo strato di Ge come uno strato di colorazione con 6-8% di alimentazione del fascio di elettroni controllata in modalità manuale a una tensione continua pari a 7,5 kV, che dà un tasso di deposizione di 1 Å/sec. Gli spessori di deposizione dello strato Ge su quattro campioni sono 10 nm, 15 nm, 20 nm e 25 nm, rispettivamente.
    Nota: Il deposizione spessori di 10 nm, 15 nm, 20 nm e 25 nm sono stati selezionati per facilitare il confronto dei cambiamenti di colore per ogni angolo di deposizione. Una diversa angolazione e spessore (5-60 nm) può essere scelto per ottenere un colore particolare.
  5. Dopo il Ge strato deposizione, sfogare la camera e prendere i campioni.

5. Processo di deposizione di angolo obliquo per grandi aree

Nota: se la dimensione del campione utilizzato per la deposizione di angolo obliquo è piccola, può essere fabbricato dal processo descritto nel passaggio 4. Tuttavia, se la dimensione del campione da fabbricati è grande, diventa difficile mantenere uniformità di film a causa della variabilità del flusso di evaporazione lungo l' asse z 16. Di conseguenza, un processo aggiuntivo separato, passaggio 5, è necessaria per fabbricare i più grandi campioni e ottenere un colore uniforme.

  1. Per un 2 pollici wafer, dopo il deposito, lo strato di Au sul grande campione nel passaggio 2, Difficoltà campione grande Au-depositato il portacampioni inclinato di 45°.
    Nota: Poiché il nostro supporto inclinato campione è progettato per adattarsi piccoli campioni, grandi campioni di caricamento a tutti gli angoli (vale a dire, 0 °, 30 °, 45 ° e 70 °) creerà interferenza tra i campioni. Pertanto, per obliquamente depositare campioni di grandi dimensioni a vari angoli in un unico processo, è necessario avere un portacampioni inclinato adatto a medie e grandi campioni.
  2. Caricare il campione grande Au-depositati su supporto inclinato nell'evaporatore di fascio di elettroni con una fonte di Ge per la deposizione di angolo obliquo.
    Nota: Quando si carica il campione, il secondo strato di deposizione deve essere depositato nella stessa direzione come la prima deposizione, quindi osservare la direzione del campione caricato. Per comodità, è consigliabile che il portacampioni viene caricato rivolto verso la parte anteriore della camera.
  3. Evacuare la camera per 1 h a raggiungere l'alto vuoto. La pressione di base della camera del vuoto dovrebbe essere 4 x 10 -6 Torr.
  4. Depositare lo strato di Ge come uno strato di colorante ad uno spessore di deposizione di 10 nm, che è la metà dello spessore del bersaglio di 20 nm, con 6-8% di alimentazione del fascio di elettroni controllata in modalità manuale a una tensione continua pari a 7,5 kV, che dà un tasso di deposizione di 1 Å / sec.
  5. Dopo la deposizione del primo strato di Ge è finita, sfogare la camera ed estrarre il campione, poiché il campione deve essere riposizionato e ricaricato.
  6. Fissare il campione per il portacampioni inclinato in una posizione che è capovolta rispetto alla posizione della prima deposizione.
  7. Caricare il campione sul supporto inclinato con l'origine di Ge in modo che il titolare sia rivolta nella stessa direzione come la prima deposizione.
  8. Evacuare la camera per 1 h raggiungere alto vuoto. La pressione di base della camera del vuoto dovrebbe essere 4 x 10 -6 Torr.
  9. Depositare lo strato di Ge come uno strato di colorante ad uno spessore di deposizione di 10 nm, che è la metà dello spessore del bersaglio di 20 nm, con 6-8% di alimentazione del fascio di elettroni controllata in modalità manuale a una tensione continua pari a 7,5 kV, che dà un tasso di deposizione di 1 Å / sec.
  10. Dopo il Ge strato deposizione, sfogare la camera e prendere il campione.

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Representative Results

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 del film. A seconda dell'angolo di deposizione, inclinate matrici di nano-colonne singole vengono create sul substrato, come mostrato nelle immagini SEM sinistra della Figura 2. Dai risultati sperimentali, si vede che gli angoli superiore di deposizione, il cambiamento di colore per ogni angolo di deposizione è meno pronunciato.

Figura 2b Mostra i risultati delle misurazioni di riflettanza dei campioni fabbricati. Il colore viene modificato da uno spostamento nell'avvallamento minimo di riflettanza. Come dimostra il cambiamento di colore nella Figura 2a, il tuffo di riflessione ha spostato lentamente a angoli superiori di deposizione. Con ogni spessore di strato di Ge, il tuffo di riflessione cambia con l'angolo di deposizione. Il colore viene modificato da questi mutamenti nel tuffo di riflessione.

Per analizzare i campioni fabbricati da una prospettiva di colore, la differenza della riflettanza misurato deve essere convertiti in valori cromatici. Per la conversione di valori cromatici, nei nostri calcoli, la funzione di osservatore standard CIE 1931, i più comunemente utilizzato la funzione di corrispondenza dei colori, è stato impiegato13. Nel calcolo, la riflettanza è moltiplicata per funzione come una distribuzione di potenza spettrale di corrispondenza dei colori. Figura 3a dimostra la risposta spettrale con il colore corrispondente funzione di riflettanza di campioni con angoli diversi deposizione (vale a dire, 0 °, 30 °, 45 ° e 70 °) e uno spessore dello strato di Ge di 15 nm. Integrando queste risposte spettrali, i valori tristimolo di X, Y e Z, che sono i parametri fondamentali per esprimere informazioni sul colore, possono essere ottenuti. Le coordinate di colore CIE, la cromaticità di un colore è specificata dai parametri derivati due x e y e i valori normalizzati di tutti i tre valori tristimolo utilizzando le seguenti equazioni:

Equation 1

Equation 2
Basato su queste equazioni, Figura 3b Mostra la cromaticità dei campioni con angoli diversi deposizione nel sistema di coordinate CIE.

Figura 4a Mostra i valori cromatici dopo che sono stati convertiti dalla riflettanza in Figura 3a nel sistema di coordinate di colore CIE. Per confronto, i risultati calcolati sono stati tracciati anche, come indicato dalle linee tratteggiate. Nel calcolo, gli indici efficaci di Ge sono stati calcolati sulla base porosità prevista per ogni deposizione angolo7. Quindi, usando questi indici efficaci, sono stati calcolati i valori di riflettanza di onda accoppiato rigorosa analisi (RCWA)9. Rispetto utilizzando il sistema di coordinate CIE, i risultati sperimentali sono stati abbinati bene per i risultati calcolati.

Confrontando gli intervalli dei valori cromatici dei campioni, i campioni con angoli di alta deposizione ha esibito una gamma cromatica più ampia. Ciò significa che la gamma di espressioni di colore era ampia, con maggiore purezza del colore. La purezza del colore superiore a più elevati angoli di deposizione è attribuita alla riduzione del riflesso della superficie derivanti dalla maggiore porosità dovuto il deposito agli angoli superiori.

Le informazioni di colore convertite dal riflessione possono essere convertite in valori RGB per rappresentare colori15. Figura 4b Mostra la rappresentazione di colore dopo la conversione le informazioni sul colore dalla riflettanza dei campioni in valori RGB. Le fotografie non possono rappresentare con precisione i colori campione vero, a causa di differenze di illuminazione o altre condizioni, ma la tendenza generale nel cambiamento di colore da campione a campione può essere visto.

Figura 5 Mostra le immagini dei campioni fabbricati su un wafer di 2 pollici, utilizzando il processo di ampia area. Realizzazione di un grande campione, lo spessore depositato differisce a seconda della posizione della superficie. Una soluzione a questo problema consiste nell'eseguire la deposizione in due fasi, come descritto nel passaggio 5 del protocollo. Il primo strato, con la metà dello spessore desiderato, si deposita un angolo positivo di deposizione, e la seconda metà è depositata un angolo negativo deposizione.  In questo modo, depositando gli angoli positivi e negativi, le differenze di spessore compenserà l'altro e uno spessore uniforme può essere ottenuto.

I nostri obiettivi erano 20 nm e 40 nm spessore ad un angolo di deposizione di 45°, tuttavia, i risultati hanno mostrato i depositi più spessi. Questo è perché il compensato spessore medio si formò in direzione verticale su una posizione più vicina alla fonte che il titolare di campione16. Così, quando la fabbricazione su larga scala utilizzando questo metodo, dovrebbe essere previsto che il film depositato sarà più spesso rispetto allo spessore di destinazione.

Figura 6 raffigura immagini dei campioni fabbricati a diversi angoli di visuale e riflettanza a diverse angolazioni di incidente. Come mostrato nelle immagini, c'è piccolo cambiamento a colori basato su angoli di visualizzazione. Le salse minime dei valori di riflettanza ad angoli differenti inoltre appena sono state spostate dall'incidente degli angoli. Fondamentalmente, questi rivestimenti sono molto più sottili rispetto le lunghezze d'onda della luce incidente, c'è poca differenza di fase derivanti dall'angolo di incidenza maggiore rispetto al caso di incidenza normale.

Figure 1
Figura 1 : Diagrammi schematici di (un) campioni depositati sul portacampioni inclinato e (b) poroso Ge film creato dalla deposizione angolo obliquo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
classe = "xfig" > figura 2: (un) immagini dei campioni fabbricati ad angoli diversi deposizione (vale a dire, 0 °, 30 °, 45 ° e 70 °) con spessore diverso Ge (vale a dire, 10 nm, 15 nm, 20 nm, 25 nm e 100 nm). A sinistra, scala di grigi figure Visualizza scansione microscopia immagini corrispondenti ai campioni con spessore di Ge di 200 nm per meglio mostrare la morfologia. Barra della scala = 100 nm. (b) misurato spettri di riflettanza per ogni spessore di Ge (vale a dire, 10 nm, 15 nm, 20 nm e 25 nm) con angoli diversi deposizione (vale a dire, 0 °, 30 °, 45 ° e 70 °). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3 : (un) risposta cromatica dei valori tristimolo e (b), la trama CIE con angoli diversi deposizione (vale a dire, 0 °, 30 °, 45 ° e 70 °) con uno spessore di Ge di 20 nm. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4 : (un) cromatica valori nelle coordinate CIE dai valori di riflettanza dei campioni fabbricati, mostrando i risultati calcolati.  (b) rappresentazione a colori basato sulla differenza della riflettanza misurato dei campioni fabbricati. A sinistra, scala di grigi figure Visualizza scansione microscopia immagini corrispondenti ai campioni con spessore di Ge di 200 nm per meglio mostrare la morfologia. Barra della scala = 100 nm. Questa figura è stato riprodotto da 7 con autorizzazione da parte della Royal Society of Chemistry. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 5
Figura 5 : Immagini di campioni fabbricati su Wafer da 2 pollici con Ge diversi spessori di (un) 20 nm e (b) 40 nm a un angolo di deposizione di 45 °.

Figure 6
Figura 6 : Immagini con diversi angoli di vista da 5° a 60° e spettri di riflettanza alle angolazioni Oblique da 20° a 60° di fabbricato campioni con (un) uno spessore di Ge di 15 nm a un angolo di deposizione di 0 °, (b), uno spessore di Ge di un 25 nm a una deposizione un GLE di 70°. Questa figura è stato riprodotto da Y. J. Yoo et al. 7, con il permesso della Royal Society of Chemistry.

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Discussion

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 seconda dell'angolo di deposizione, la porosità del Ge strato viene modificato di atomic lo shadowing11, come mostrato in Figura 1b. La porosità applicata per il film sottile Ge causa un cambiamento nell'indice efficace del Ge strato7. Il cambiamento di fase della luce moltiplicazione nel medium Ge varia con il cambiamento dell'indice efficace per la deposizione di angolo obliquo. Di conseguenza, il colore cambia con condizioni di interferenza diverse lunghezze d'onda visibili. Soprattutto nel nostro film ultra-sottile di colore, il basso indice efficace ad angolo obliquo altamente deposizione migliorato la purezza di colore con riflessione sulla superficie inferiore e l'accordabilità con un più piccolo cambiamento di fase.

Nel nostro protocollo, fase 4 è il processo più critico per la colorazione. Per poter eseguire il passaggio 4, considera che il cinema di qualità è un fattore critico nella colorazione di film sottile rivestimento ottico. La qualità della pellicola può modificare l'indice di rifrazione e sottilmente colpisce la colorazione. La qualità della pellicola dipende la natura e le condizioni dell'attrezzatura deposizione. Nel nostro caso, un evaporatore del fascio di elettroni è stato usato come l'apparecchiatura di deposizione e pressione costante e tassi di deposizione sono stati mantenuti per garantire la stabilità del film. Inoltre, abbiamo misurato costanti ottiche di film sottili depositati in queste condizioni costanti, e utilizzando le costanti ottiche misurate, il colore della pellicola sottile potrebbe essere previsto e analizzato. Per ottenere un esatto colore desiderato e ottimizzare il colore utilizzando lo spessore del film, garantire la stabilità delle condizioni, come ad esempio il tasso di pressione ed il deposito dell'attrezzatura deposizione. Soprattutto, nel caso di attrezzature diverse, le diverse condizioni delle apparecchiature devono essere ottimizzati per l'ottimizzazione di pellicole a colori ultra-sottile.

Nel processo di deposizione di angolo obliquo di ampia area, deposizione di film è non uniforme a causa della differenza verticale tra l'origine e il substrato. Nel processo di evaporazione di fascio di elettroni, la densità di flusso di vapore varia in direzione verticale dall'origine. Alle elevate angolazioni oblique, c'è una differenza verticale a seconda della posizione del substrato, che provoca la densità di flusso da depositare in modo diverso a seconda della posizione di superficie.

Il processo descritto nel passaggio 5 del protocollo è stato sviluppato per compensare questo. Questo metodo è semplice e può essere facilmente seguito senza modificare l'apparecchiatura. Tuttavia, come accennato nella sezione risultati, il processo tende a provocare una maggiore spessore del film rispetto allo spessore di destinazione. Un altro metodo di processo di grande superficie che può risolvere questo problema di spessore consiste nel modificare il mandrino nella camera dove il campione viene caricato in modo che esso ruoti nell'asse z. Quando il campione viene caricato al centro della rotazione dell'asse z, al centro del campione rimarrà sempre una distanza costante dall'origine. Quindi, anche con la deposizione ad angoli positivi e negativi, può essere raggiunto uno spessore uniforme. Inoltre, si deve osservare che l'angolo obliquo del campione può essere modificato mantenendo il vuoto perché il mandrino è ruotabile nell'asse z all'interno della camera.

In conclusione, abbiamo presentato un processo nella fabbricazione di pellicole a colori ultra-sottile mediante deposizione di angolo obliquo con un evaporatore a fascio elettronico. Inoltre, abbiamo dettagliato un metodo per convertire le proprietà ottiche misurate dei campioni fabbricati in informazioni di colore e li analizzati in termini di colore con le loro coordinate CIE. Questo processo utilizzato per misurare e analizzare i colori dei campioni fabbricati può anche essere utile per l'analisi di varie altre strutture di colorazione. In questo studio, sono stati osservati cambiamenti nel colore a seconda dello spessore del film ultra-sottile e l'angolo di deposizione. Nostre strutture ultra-sottile di colore possono essere ampiamente usati per varie applicazioni di film sottile come elettrodi colore flessibile celle solari a film sottile e filtri ottici.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Acknowledgments

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)

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)

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References

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