Name: fabrication of ultra-thin color films with highly absorbing media using oblique angle deposition
Uploaded: 2017-08-29T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 30 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Ultra-thin Color Films with Highly Absorbing Media Using Oblique Angle Deposition at JoVE.com

מחקר זה נתמך על ידי מאוישת כלי רכב מתקדמים Core טכנולוגיה ומחקר תוכנית פיתוח דרך ותחום הרכב מתקדם מחקר מרכז (UVARC) במימון של משרד המדע, ICT ותכנון העתיד, (רפובליקה של קוריאה 2016M1B3A1A01937575)

זהירות : כמה כימיקלים (קרי, במאגר תחמוצת etchant, אלכוהול איזופרופיל, וכו ') בשימוש פרוטוקול זה יכולים להיות מסוכנים לבריאות. נא עיין גליונות נתונים בטיחות חומרים רלוונטיים כל לפני כל הכנת הדוגמא מתקיים. לנצל את ציוד מגן אישי המתאים (למשל, המעבדה, בטיחות משקפיים, כפפות, וכו ') וההנדסה פקדים (למשל, תחנת רטוב, מנדפים הוד, וכו ') בעת טיפול etchants, ממיסים.
 1-הכנת המצע סי <ol><li>שימוש םימולהי רחוס, חותכים רקיק צורן (Si) 4 אינץ 2 ס"מ על 2 ס"מ בגודל ריבועים. כדי להפוך את דגימות צבעוניים, המצע בדרך כלל נחתך 2 ס"מ x 2 ס"מ, אבל יכול להיות גדול יותר, בהתאם לגודל של בעל הדגימה המשמש עבור זווית אלכסונית התצהיר.</li>
	<li>להסרת תחמוצת מקורי באמצעות העגלה טפלון (PTFE), טובלים את cleaved סי מצעים בשנת etchant במאגר אוקסיד (BOE) עבור 3 s. זהירות: בבקשה לענוד הגנה הולמת לבטיחות.</li>
	<li>לנקות את סובסטרטים סי cleaved ברצף של אצטון, אלכוהול איזופרופיל (IPA) ומים יונים (DI) עבור 3 s לכל.
	<ol><li>PTFE באמצעות ניקוי ג'יג, sonicate של סובסטרטים סי cleaved עם אצטון באמבט אולטראסוני למשך 3 דקות בתדר של 35 קילו-הרץ-</li>
		<li>להסרת אצטון, לשטוף את סובסטרטים סי cleaved עם IPA.</li>
		<li>כשלב האחרון של ניקיון, לשטוף את סובסטרטים סי cleaved במים DI.</li>
	</ol></li> <li>להסרת לחות, לייבש את המצע נקי עם אקדח המכה חנקן כשאת מחזיקה אותו עם מלקחיים.</li></ol> 2. בתצהיר של רפלקטור Au <ol><li>באמצעות מלקחיים וסרט פחמן, לתקן את סובסטרטים סי נקי אל בעל מדגם שטוח ומניחים על בעל החדרה של המאייד קרן אלקטרונים עם מקורות Ti ו- Au.</li>
	<li>לפנות את החדר עבור h 1 להגיע ואקום גבוה. הלחץ הבסיסי של תא ואקום צריך להיות 4 x 10 -6 טנדר של גוה של.</li>
	<li>הפקדה השכבה Ti כשכבת אדהזיה בעובי של 10 ננומטר עם 5-7% של אלקטרון לשגר כוח לשלוט במצב ידני-מתח DC של 7.5 kV, אשר נותן שיעור התצהיר של 1 Å / סעיף 
	הערה: שכבה Cr של עובי אותה, במקום שכבה Ti, ניתן להפקיד גם השכבה אדהזיה.</li>
	<li>הפקדה השכבה Au כשכבה השתקפות בעובי 100 ננומטר עם 13-15% של אלקטרון לשגר כוח לשלוט במצב ידני-מתח DC של 7.5 kV, אשר נותן שיעור התצהיר של 2 Å / סעיף 
	הערה: עובי השכבה השתקפות Au יכול להיות גדול מ- 100 ננומטר. עובי של 100 ננומטר מועבר כאן כדי להפוך את השכבה השתקפות דק ככל האפשר תוך שמירה על המאפיינים אופטי של האיחוד האפריקני.</li>
	<li>לאחר Au שכבה התצהיר, לפרוק את התא, להוציא את הדגימות. הם יצטרכו לטעון מחדש עם בעל מדגם נוטה לתצהיר זווית אלכסונית.</li>
</ol> 3. הכנה של בעל מדגם נוטה זווית אלכסונית התצהיר הערה: קיימות מספר שיטות שבהן ניתן להשתמש עבור התצהיר עקיפה, כגון סיבוב ציר z. צ'אק 16, אבל זה דורש ציוד שינוי וסרטים ניתן רק להפקיד בזווית אחת בכל פעם. להתבונן ביעילות את השינויים בצבע המיוצר על ידי זוויות שונות התצהיר, השתמשנו מחזיקי מדגם זה נוטה הדגימות בזוויות שונות. עבור דיוק, בעל מדגם נוטה יכול להתבצע באמצעות ציוד לעיבוד מתכת. עם זאת, במאמר זה, נסקור שיטה פשוטה אשר ניתן בקלות בעקבות.
<ol><li>להכין צלחת מתכת מתכת בורג בקלות כגון אלומיניום.</li>
	<li>לחתוך את לוחית המתכת לחתיכות 3 2 ס מ x 5 ס מ.</li>
	<li>לתקן את פיסת מתכת על הרצפה לצד מד-זווית, החזק של הצד הקצר, לכופף את המתכת הזווית הרצויה התצהיר (קרי, 30 מעלות, 45 ° ו 70 °)-</li>
	<li>לצרף את חתיכות מתכת כפופות המחזיק לדוגמה 4 אינץ באמצעות פחמן הקלטת.</li>
</ol> 4. התצהיר זווית אלכסונית של ג ' נרל אלקטריק שכבה הערה: בסעיף זה, להפנות דיאגרמות סכמטית איור 1 של הדגימות שהופקדו על מחזיקי מדגם נוטה, ועל הסרטים ג ' נרל אלקטריק נקבובי, בעקבות oblique זווית התצהיר.
<ol><li>לתקן את הדגימות Au שהופקדו ארבע עם פחמן את הקלטת נוטה בעל מדגם בזווית של 0°, 30°, 45° ו 70°, בהתאמה.</li>
	<li>לטעון את הדגימות Au-להפקיד את המחזיק לדוגמה נוטה לתוך המאייד קרן אלקטרונים עם מקור ג ' נרל אלקטריק עבור זווית אלכסונית התצהיר.</li>
	<li>לפנות את החדר עבור h 1 להגיע ואקום גבוה. הלחץ הבסיסי של תא ואקום צריך להיות 4 x 10 -6 טנדר של גוה של.</li>
	<li>להפקיד את שכבת ג ' נרל אלקטריק כשכבה צביעה עם 6-8% של כוח קרן אלקטרונים לשלוט במצב ידני-מתח DC של 7.5 kV, אשר נותן שיעור התצהיר של 1 Å/שניה. התצהיר עוביים של השכבה Ge על הדגימות ארבעה הם 10 ננומטר, 15 ננומטר, 20 ננומטר, ו- 25 ננומטר, בהתאמה. 
	הערה: עוביים התצהיר של 10 ננומטר, 15 ננומטר, 20 ננומטר, ו- 25 ננומטר נבחרו כדי להקל על ההשוואה של שינויי צבע עבור כל זווית התצהיר. זווית שונה בעלת עובי (5-60 ננומטר) יכולה להיבחר כדי להשיג צבע מסוים.</li>
	<li>לעדות שכבה לאחר Ge, לפרוק את התא, להוציא את הדגימות.</li>
</ol> 5. זווית אלכסונית בתהליך דפוזיציה לשטחים גדולים הערה: אם גודל המדגם המשמש עבור התצהיר זווית אלכסונית קטן, זה יכול להיות מפוברק על ידי התהליך מפורט בשלב 4. עם זאת, אם גודל המדגם להיות מפוברק גדול, הוא הופך קשה לשמור על אחידות הסרט עקב וריאציה שטף אידוי לאורך ציר z ה- 16. לכן, נדרש הליך נוסף נפרד, שלב 5, לפברק דגימות גדולות יותר ולהשיג צבע אחיד-
<ol><li>על 2 סנטימטר רקיק, לאחר הפקדת השכבה Au על הדגימה גדולה בשלב 2, לתקן המדגם גדול שהופקדו Au ל בעל מדגם נוטה 45°- 
	הערה: מאז שלנו נוטה בעל מדגם נועד להתאים דוגמאות קטנות, טעינת דגימות גדולות כל הזוויות (קרי, 0 °, 30 °, 45 ° ו 70 °) יגרום להפרעה בין דגימות. לכן, להפקיד מלכסן מבט של דגימות גדול בגודל בזוויות שונות בתהליך אחד, זה חייב להיות נוטה בעל מדגם מתאים דגימות מדוד גדול.</li>
	<li>טען המדגם גדול Au-להפקיד את המחזיק לדוגמה נוטה המאייד קרן אלקטרונים עם מקור ג ' נרל אלקטריק עבור זווית אלכסונית התצהיר. 
	הערה: בעת טעינת המדגם, השכבה השנייה התצהיר חייב להיות שהופקד באותו כיוון העדות הראשונה, אז שימו לב לכיוון של המדגם טעון. לנוחיותכם, מומלץ כי המחזיק לדוגמה הוא טעון מול החלק הקדמי של התא.</li>
	<li>לפנות את החדר עבור h 1 כדי להגיע ואקום גבוה. הלחץ הבסיסי של תא ואקום צריך להיות 4 x 10 -6 טנדר של גוה של.</li>
	<li>להפקיד את שכבת ג ' נרל אלקטריק כשכבה צביעה התצהיר בעובי של 10 ננומטר, המהווה מחצית העובי היעד של 20 ננומטר, עם 6-8% של כוח קרן אלקטרונים לשלוט במצב ידני-מתח DC של 7.5 kV, אשר נותן שיעור התצהיר של 1 Å / סעיף</li>
	<li>לאחר סיום בתצהיר של השכבה הראשונה של ג ' נרל אלקטריק, לפרוק את התא, להוציא את הדגימה, כי המדגם צריך להיות לטאבים, נטען מחדש.</li>
	<li>לתקן את הדגימה כדי בעל מדגם נוטה בעמדה שבה הוא הפוך לגבי המיקום של העדות הראשונה.</li>
	<li>לטעון את הדגימה את המחזיק לדוגמה נוטה עם מקור ג ' נרל אלקטריק כך בעל פרצופים באותו כיוון כמו העדות הראשונה.</li>
	<li>לפנות את החדר עבור h 1 להגיע ואקום גבוה. הלחץ הבסיסי של תא ואקום צריך להיות 4 x 10 -6 טנדר של גוה של.</li>
	<li>להפקיד את שכבת ג ' נרל אלקטריק כשכבה צביעה התצהיר בעובי של 10 ננומטר, המהווה מחצית העובי היעד של 20 ננומטר, עם 6-8% של כוח קרן אלקטרונים לשלוט במצב ידני-מתח DC של 7.5 kV, אשר נותן שיעור התצהיר של 1 Å / סעיף</li>
	<li>לעדות שכבה לאחר Ge, לפרוק את התא, להוציא את הדגימה.</li>
</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>

המחברים אין לחשוף.

בסרט דק קונבנציונאלי ציפויי צבע3,4,5,6, הצבע יכול להיות נשלט על-ידי שינוי חומרים שונים ושינוי העובי. בחירת חומרים עם מדדי השבירה שונה מוגבל עבור כוונון צבעים שונים. להירגע מגבלה זו, נוכל לנצל את התצהיר זווית אלכסונית כדי צ?...

באופן כללי, הביצועים של הסרט דק ציפוי אופטי מבוסס על הסוג של הפרעה אופטי שהם מייצרים, כגון השתקפות גבוהה או שידור. דק מבודד-סרטים, ניתן להשיג הפרעות אופטי פשוט על-ידי סיפוק תנאים כגון רבעון גל עובי (λ/4n). עקרונות התערבות זמן רב השתמשו ביישומים אופטיים שונים כגון אינטרפרומטרים פאברי-פרו ו מבוזרת בראג מחזירי אור1,2. בשנים האחרונות, סרט דק מבנים באמצעות חומרי ספיגה גבוהה כגון מתכות, מוליכים למחצה היה נרחב למד3,-4,-5,-6. הפרעה אופטי חזק ניתן להשיג על ידי סרט דק ציפוי של חומר מוליך למחצה סופג על סרט מתכת, אשר מייצר שינויים שלב לא טריוויאלי הגלים משתקף. סוג זה של המבנה מאפשרת ציפויים דקים אשר הם הרבה יותר רזה מאשר ציפויים סרט דק מבודד.
לאחרונה, למדנו על דרכים ולשיפור tunability צבע צבע טוהר סופג מאוד דק-סרטים באמצעות נקבוביות7. על ידי שליטה שהנקבוביות הן של הסרט הופקדו, שבירה יעיל של המדיום סרט דק יכול להיות שונה8. השינוי במדד השבירה יעיל מאפשר את מאפייני אופטי להשתפר. בהתבסס על האפקט הזה, תיכננו סרטים צבע דקים בעוביים שונים, porosities על-ידי חישובים תוך שימוש קפדני גל בשילוב ניתוח (RCWA)9. העיצוב שלנו מציג צבעים עם עוביים שונים הסרט-כל נקבוביות7.
אנחנו מועסקים שיטה פשוטה, התצהיר זווית אלכסונית, כדי לשלוט את נקבוביות ציפויים סרט דק מאוד סופג. הטכניקה התצהיר זווית אלכסונית בעצם משלב מערכת התצהיר טיפוסיים, כגון המאייד קרן אלקטרונים או מפזר חום, עם המצע מוטה10. זווית אלכסונית של השטף האירוע יוצר צל האטום, אשר מפיק אזורי כי שטף אדי לא יכול להגיע ישירות11. הטכניקה התצהיר זווית אלכסונית כבר בשימוש נרחב שונים ציפוי דק יישומים12,13,14.
בעבודה זו, אנו מפרטים את התהליכים עבור בדיית צבע דקים סרטים מאת תצהיר עקיפה באמצעות המאייד קרן של אלקטרונים. כמו כן, שיטות נוספות עבור עיבוד שטח גדול מוצגים בנפרד. בנוסף השלבים בתהליך, כמה הערות זה צריך להילקח בחשבון בתהליך ייצור מוסברים בפירוט.
אנו גם בודקים תהליכים למדידת השקיפות של הדגימות מפוברק, והפיכתם נתוני צבע של ניתוח, כך הם יכולים לבוא לידי ביטוי קואורדינטות CIE צבע ו- RGB ערכים15. יתר על כן, בעיות לשקול בתהליך ייצור של סרטים צבע דקים הם דנו.

<table><tbody><tr><td>&amp;nbsp;KVE-2004L</td><td>Korea Vacuum Tech. Ltd.</td><td></td><td>E-beam evaporator system</td></tr><tr><td>Cary 500</td><td>Varian, USA</td><td></td><td>UV-Vis-NIR spectrophotometer</td></tr><tr><td>T1-H-10</td><td>Elma</td><td></td><td>Ultrasonic bath</td></tr><tr><td>HSD150-03P</td><td>Misung Scientific Co., Ltd</td><td></td><td>Hot plate</td></tr><tr><td>Isopropyl Alcohol (IPA)</td><td>OCI Company Ltd.</td><td></td><td>Isopropyl Alcohol (IPA)</td></tr><tr><td>Buffered Oxide Etch 6:1</td><td>Avantor</td><td></td><td>Buffered Oxide Etch 6:1</td></tr><tr><td>Acetone</td><td>OCI Company Ltd.</td><td></td><td>Acetone</td></tr><tr><td>4 inch Silicon Wafer</td><td>Hi-Solar Co., Ltd.</td><td></td><td>4 inch Silicon Wafer (P-100, 1 - 20 ohm.cm, Single side polished, Thickness: 440 &amp;plusmn; 20 &amp;mu;m)</td></tr><tr><td>2 inch Silicon Wafer</td><td>Hi-Solar Co., Ltd.</td><td></td><td>2 inch Silicon Wafer (P-100, 1 - 20 ohm.cm, Single side polished, Thickness: 440 &amp;plusmn; 20 &amp;mu;m)</td></tr></tbody></table>

fabrication of ultra-thin color films with highly absorbing media using oblique angle deposition

סרט דקים מבנים נחקרו בהרחבה לשימוש כמו ציפוי אופטי, אך אתגרים ביצועים פבריקציה יישארו.  אנו מציגים שיטה מתקדמת עבור בדיית צבע דקים סרטים עם מאפיינים משופרים. התהליך המוצע מטפל במספר בעיות ייצור, כולל עיבוד שטח גדול. באופן ספציפי, הפרוטוקול מתאר תהליך של בדיית סרטים צבע דקים באמצעות של המאייד אלומת אלקטרונים עבור התצהיר זווית אלכסונית של גרמניום (לתת), זהב (Au) על מצעים צורן (Si).  הסרט נקבוביות המיוצר על ידי התצהיר זווית אלכסונית גורם שינויי צבע בסרט דקים. מידת שינוי הצבע תלוי בגורמים כגון עובי זווית וקולנוע התצהיר. מפוברק דוגמיות של צבע דקים הסרטים הראה שיפור צבע tunability וטוהר צבע. בנוסף, נמדד השקיפות של הדגימות מפוברק להמיר ערכים כרומטית וניתח צבעוני. הסרט שלנו דקים בדיית שיטת צפוי לשמש ליישומים דקים קולנוע שונים כגון אלקטרודות צבע גמיש סרט דק תאים סולריים, מסננים אופטיים. כמו כן, התהליך פותח כאן לניתוח הצבע של הדגימות מפוברק שימושית בהרחבה לימוד מבנים צבע שונים.

איור 2a מראה תמונות של הדגימות 2 ס"מ על 2 ס"מ מפוברק. הדגימות זוייפו. כך הסרטים היה בעוביים שונים (כלומר, 10 ננומטר, 15 ננומטר, 20 ננומטר, ו- 25 ננומטר) ולא הופקדו בזוויות שונות (קרי, 0 °, 30 °, 45 ° ו 70 °). צבע השינויים סרטים הופקדו בהתבסס על שילוב שתי העובי של הדגימות ואת הזווית הת...

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

ייצור של סרטים צבע דקים עם מאוד קליטת מדיה באמצעות התצהיר זווית אלכסונית

אנו מציגים שיטה מפורטת בדיית צבע דקים סרטים עם תכונות משופרות של ציפויים אופטיים. הטכניקה התצהיר זווית אלכסונית באמצעות המאייד קרן של אלקטרונים מאפשרת שיפור צבע tunability וטוהר. סרטים מפוברק של ג ' נרל אלקטריק ו- Au-סי סובסטרטים נותחו על ידי השתקפות ומדידות, המרת מידע צבע.

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present ...

fabrication-ultra-thin-color-films-with-highly-absorbing-media-using

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

8.2K Views.  Gwangju Institute of Science and Technology. אנו מציגים שיטה מפורטת בדיית צבע דקים סרטים עם תכונות משופרות של ציפויים אופטיים. הטכניקה התצהיר זווית אלכסונית באמצעות המאייד קרן של אלקטרונים מאפשרת שיפור צבע tunability וטוהר. סרטים מפוברק של ג ' נרל אלקטריק ו- Au-סי סובסטרטים נותחו על ידי השתקפות ומדידות, המרת מידע...

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

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

ייצור של ננו מהונדס תחמוצות שקופות לנהל בתצהיר ליזר פעם

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from the inherent strong electron correlations that reside within them. These materials can also possess electronic phase separation in which regions of vastly different resistive and magnetic behavior can coexist within a single crystal alloy material. By reducing the scale of these materials to length scales at and below the inherent size of the electronic domains, novel behaviors can be exposed. Because of this and the fact that spin-charge-lattice-orbital order parameters each involve correlation lengths, spatially reducing these materials for transport measurements is a critical step in understanding the fundamental physics that drives complex behaviors. These materials also offer great potential to become the next generation of electronic devices 1-3. Thus, the fabrication of low dimensional nano- or micro-structures is extremely important to achieve new functionality. This involves multiple controllable processes from high quality thin film growth to accurate electronic property characterization. Here, we present fabrication protocols of high quality microstructures for complex oxide manganite devices. Detailed descriptions and required equipment of thin film growth, photo-lithography, and wire-bonding are presented.

We describe the use of pulsed laser deposition (PLD), photolithography and wire-bonding techniques to create micrometer scale complex oxides devices. The PLD is utilized to grow epitaxial thin films. Photolithography and wire-bonding techniques are introduced to create practical devices for measurement purposes.

המצאה של תחמוצות מורכבות מוקפות מרחבית

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

Fabrication of Large-area Free-standing Ultrathin Polymer Films

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films. Typically, ultrathin films are prepared using either sacrificial layers, which may damage the film or affect its mechanical properties, or they are made on freshly cleaved mica, a substrate that is difficult to scale. Further, the size of ultrathin film is typically limited to a few square millimeters. In this method, we modify a surface with a polyelectrolyte that alters the strength of adhesion between polymer and deposition substrate. The polyelectrolyte can be shown to remain on the wafer using spectroscopy, and a treated wafer can be used to produce multiple films, indicating that at best minimal amounts of the polyelectrolyte are added to the film. The process has thus far been shown to be limited in scalability only by the size of the coating equipment, and is expected to be readily scalable to industrial processes. In this study, the protocol for making the solutions, preparing the deposition surface, and producing the films is described.

We describe a method for the fabrication of large-area (up to 13 cm diameter) and ultrathin (as thin as 8 nm) polymer films. Instead of using a sacrificial interlayer to delaminate the film from its substrate, we use a self-limiting surface treatment suitable for arbitrarily large areas.

המצאה של שטח גדול שעמדה חופשית Ultrathin פולימריים סרטים

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films.  Typically, ultrathin films are prepared ...

Chemistry

Formation of Thick Dense Yttrium Iron Garnet Films Using 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% of the bulk. The primary advantage of AD is that the deposition takes place entirely at ambient temperature; thereby enabling film growth in material systems with disparate melting temperatures. This report describes in detail the processing steps for preparing the powder and for performing AD using the custom-built system. Representative characterization results are presented from scanning electron microscopy, profilometry, and ferromagnetic resonance for films grown in this system. As a representative overview of the capabilities of the system, focus is given to a sample produced following the described protocol and system setup. Results indicate that this system can successfully deposit 11 &#181;m thick yttrium iron garnet films that are &#160;&#62; 90% of the bulk density during a single 5 min deposition run. A discussion of methods to afford better control of the aerosol and particle selection for improved thickness and roughness variations in the film is provided.

This report describes the use of a custom-built system to perform aerosol deposition of thick films of yttrium iron garnet onto sapphire substrates at RT. The deposited films are characterized using scanning electron microscopy, profilometry, and ferromagnetic resonance to give a representative overview of the capabilities of the technique.

היווצרות עבה צפופים איטריום ברזל גרנט הסרטים באמצעות תרסיס הפקדת

Aerosol deposition (AD) is a thick-film deposition process that can produce layers up to several hundred micrometers thick with densities greater than 95% ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

ייצור הדפסת תאים סולריים heterojunction הגורף<em&gt; באתרו</em&gt; אפיון מורפולוגיה

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

Solution-based electrospray film deposition, which is compatible with continuous, roll-to-roll processing, is applied to chalcogenide glasses. Two chalcogenide compositions are demonstrated: Ge23Sb7S70 and As40S60, which have both been studied extensively for planar mid-infrared (mid-IR) microphotonic devices. In this approach, uniform thickness films are fabricated through the use of computer numerical controlled (CNC) motion. Chalcogenide glass (ChG) is written over the substrate by a single nozzle along a serpentine path. Films were subjected to a series of heat treatments between 100 &#176;C and 200 &#176;C under vacuum to drive off residual solvent and densify the films. Based on transmission Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and surface roughness measurements, both compositions were found to be suitable for the fabrication of planar devices operating in the mid-IR region. Residual solvent removal was found to be much quicker for the As40S60 film as compared to Ge23Sb7S70. Based on the advantages of electrospray, direct printing of a gradient refractive index (GRIN) mid-IR transparent coating is envisioned, given the difference in refractive index of the two compositions in this study.

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

A method of uniform thickness solution-derived chalcogenide glass film deposition is demonstrated using computer numerical controlled motion of a single-nozzle electrospray.

הפקדת electrospray של עובי אחיד Ge<sub&gt; 23</sub&gt; Sb<sub&gt; 7</sub&gt; S<sub&gt; 70</sub&gt; וכפי<sub&gt; 40</sub&gt; S<sub&gt; 60</sub&gt; סרטי זכוכית Chalcogenide

Solution-based electrospray film deposition, which is compatible with continuous, roll-to-roll processing, is applied to chalcogenide glasses. Two ...

Fabricating Reactive Surfaces with Brush-like and Crosslinked Films of Azlactone-Functionalized Block Co-Polymers

In this paper, fabrication methods that generate novel surfaces using the azlactone-based block co-polymer, poly (glycidyl methacrylate)-block-poly (vinyl dimethyl azlactone) (PGMA-b-PVDMA), are presented. Due to the high reactivity of azlactone groups towards amine, thiol, and hydroxyl groups, PGMA-b-PVDMA surfaces can be modified with secondary molecules to create chemically or biologically functionalized interfaces for a variety of applications. Previous reports of patterned PGMA-b-PVDMA interfaces have used traditional top-down patterning techniques that generate non-uniform films and poorly controlled background chemistries. Here, we describe customized patterning techniques that enable precise deposition of highly uniform PGMA-b-PVDMA films in backgrounds that are chemically inert or that have biomolecule-repellent properties. Importantly, these methods are designed to deposit PGMA-b-PVDMA films in a manner that completely preserves azlactone functionality through each processing step. Patterned films show well-controlled thicknesses that correspond to polymer brushes (~90 nm) or to highly crosslinked structures (~1-10 &#956;m). Brush patterns are generated using either the parylene lift-off or interface directed assembly methods described and are useful for precise modulation of overall chemical surface reactivity by adjusting either the PGMA-b-PVDMA pattern density or the length of the VDMA block. In contrast, the thick, crosslinked PGMA-b-PVDMA patterns are obtained using a customized micro-contact printing technique and offer the benefit of higher loading or capture of secondary material due to higher surface area to volume ratios. Detailed experimental steps, critical film characterizations, and trouble-shooting guides for each fabrication method are discussed.

Surface fabrication methods for patterned deposition of nanometer thick brushes or micron thick, crosslinked films of an azlactone block co-polymer are reported. Critical experimental steps, representative results, and limitations of each method are discussed. These methods are useful for creating functional interfaces with tailored physical features and tunable surface reactivity.

בדיית משטחים תגובתי עם מברשת, תפור סרטים של פולימרים שיתוף בלוק Azlactone-Functionalized

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

Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (Cu variant) entropy-stabilized oxides. Phase pure and chemically homogeneous (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (x = 0.20, 0.27, 0.33) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (x = 0.11, 0.27) ceramic pellets are synthesized and used in the deposition of ultra-high quality, phase pure, single crystalline thin films of the target stoichiometry. A detailed methodology for the deposition of smooth, chemically homogeneous, entropy-stabilized oxide thin films by pulsed laser deposition on (001)-oriented MgO substrates is described. The phase and crystallinity of bulk and thin film materials are confirmed using X-ray diffraction. Composition and chemical homogeneity are confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The surface topography of thin films is measured with scanning probe microscopy. The synthesis of high quality, single crystalline, entropy-stabilized oxide thin films enables the study of interface, size, strain, and disorder effects on the properties in this new class of highly disordered oxide materials.

The synthesis of high quality bulk and thin film (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O entropy-stabilized oxides is presented.

בתפזורת, סרט דק סינתזה של תחמוצות מיוצב אנטרופיה Variant מאלכוהול

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and ...

Procedure for the Transfer of Polymer Films Onto Porous Substrates with Minimized Defects

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support substrates. Accomplishing this transfer in a highly controlled, mechanized, and reproducible manner can eliminate the creation of macroscale defect structures (e.g., tears, cracks, and wrinkles) within the thin film that compromise device performance and the usable area per sample. Here, we describe a general protocol for the highly controlled and mechanized transfer of a polymeric thin film onto an arbitrary porous support substrate for eventual use as a water filtration membrane device. Specifically, we fabricate a block copolymer (BCP) thin film on top of a sacrificial, water-soluble poly(acrylic acid) (PAA) layer and silicon wafer substrate. We then utilize a custom-designed, 3D-printed transfer tool and drain chamber system to deposit, lift-off, and transfer the BCP thin film onto the center of a porous anodized aluminum oxide (AAO) support disc. The transferred BCP thin film is shown to be consistently placed onto the center of the support surface due to the guidance of the meniscus formed between the water and the 3D-printed plastic drain chamber. We also compare our mechanized transfer-processed thin films to those that have been transferred by hand with the use of tweezers. Optical inspection and image analysis of the transferred thin films from the mechanized process confirm that little-to-no macroscale inhomogeneities or plastic deformations are produced, as compared to the multitude of tears and wrinkles produced from manual transfer by hand. Our results suggest that the proposed strategy for thin film transfer can reduce defects when compared to other methods across many systems and applications.

We present a procedure for highly controlled and wrinkle-free transfer of block copolymer thin films onto porous support substrates using a 3D-printed drain chamber. The drain chamber design is of general relevance to all procedures involving transfer of macromolecular films onto porous substrates, which is normally done by hand in an irreproducible fashion.

נוהל העברת סרטים פולימריים אל מצעים נקבובי עם פגמים ממוזערים

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support ...

Development of Efficient OLEDs from Solution Deposition

The use of highly efficient organic emitters based on the thermally activated delayed fluorescence (TADF) concept is interesting due to their 100% internal quantum efficiency. Presented here is a solution deposition method for the fabrication of efficient organic light-emitting diodes (OLEDs) based on a TADF emitter in a simple device structure. This fast, low-cost, and efficient process can be used for all OLED emissive layers that follow the host-guest concept. The fundamental steps are described along with necessary information for further reproduction. The goal to establish a general protocol that can be easily adapted for principal organic emitters currently under study and development.

Presented here is a protocol for the fabrication of efficient, simple, solution-deposited organic light-emitting diodes with low roll-off.

ייצור של סרטים צבע דקים עם מאוד קליטת מדיה באמצעות התצהיר זווית אלכסונית

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video