Главная / Диэлектрическая пленка с показателем преломления, близким к воздуху
16.10.2015 |
|
 Исследователи из Государственного университета Северной Каролины разработали диэлектрическую пленку, которая имеет оптические и электрические свойства, аналогичные воздуху, но при этом являющуюся достаточно прочной, чтобы быть включенной в электронные и фотонные устройства - что делает их более эффективными и механически стабильными.
Показатель преломления измеряет то, насколько свет изгибается, когда он движется через вещество. Воздух, например, имеет показатель преломления 1, в то время как вода имеет показатель преломления 1.33 - вот почему соломинка кажется согнутой при ее помещении в стакан с водой.
Фотонные устройства требуют высокого контраста между их составными материалами, при этом некоторые компоненты имеют высокий показатель преломления, в то время как другие имеют низкий. Чем выше контраст между этими материалами, тем эффективнее фотонное устройство - и тем лучше оно работает. Воздух имеет наименьшее преломление, но он не является механически стабильным. И самый низкий показатель преломления (1.39) имеется у твердых, встречающихся в природе материалов.
Но теперь исследователи разработали пленку из оксида алюминия, который имеет показатель преломления 1.025, но при этом является механически жесткой.
Манипулируя структурой оксида алюминия, который является диэлектриком, они улучшили как оптические, так и механические свойства. Диэлектрики являются изолирующими материалами, которые используются в огромном массиве потребительских товаров. Например, каждое портативное устройство имеет сотни конденсаторов, которые являются диэлектрическими компонентами, способными хранить и электрический заряд и управлять им.
Ключом к производительности пленки является высоко упорядоченное расстояние между порами, которое придает ей механически более надежную структуру, не ухудшая показатель преломления.
Исследователи делают пленку сначала с помощью нанолитографии, чтобы создать высоко упорядоченные поры в полимерной подложке. Этот пористый полимер служит в качестве шаблона, который исследователи покрывают тонким слоем оксида алюминия с использованием молекулярного наслаивания. Затем полимер сжигается, оставляя за собой трехмерное покрытие оксида алюминия.
Учение могут контролировать толщину оксида алюминия, создавая покрытие между двумя нанометрами и 20 нанометрами. Используя оксид цинка в том же процессе, они могут создать более толстое покрытие. И толщина покрытия позволяет регулировать преломление пленки. Независимо от того, какой является толщина покрытия, сама пленка имеет толщину приблизительно одного микрометра.
Шаги в процессе являются потенциально масштабируемыми, и совместимы с существующими процессами производства чипов. Дальнейшие шаги исследователей будут включать интеграцию этих материалов в функциональные оптические и электронные устройства.
|
|
