最近研究人员通过控制铝氧化物（一种介电材料）的结构，改善了铝氧化物的光学和力学性能。制备这种薄膜性能的关键是高度有序的孔，使材料的结构强度增强的同时不破坏材料的折射率。
近日，北卡罗来纳州立大学的研究人员开发出一种介电薄膜，该介电薄膜的光学和电学性质类似于空气，以此为材料可以制备更有效稳定的电子和光子设备机械。
所谓折射率是当光子穿过一种物质时，有多少光子发生方向弯曲。空气的折射率为1，而水的折射率为1.33——这就是为什么当把草放进一杯水中，草似乎会弯曲的原因。
光子设备要求其组成材料之间具有高对比度，这是因为一些组件要求高折射率，一些组件要求低折射率。材料之间的对比度越高，光子设备的效率越高，光子装置性能越好。空气的折射率是最低的，但不具有机械稳定性。最低的折射率天然固体材料是1.39。
目前，研究人员开发出一种氧化铝制备的薄膜，其折射率低至1.025，但机械强度不够。
数控机械和航空航天工程教授助理Chih-Hao Chang，同时也是该研究的论文作者之一，他说：“通过调节氧化铝介质的结构，我们改善了材料的光学和机械性能。电介质绝缘材料作为商业产品是一个巨大的消费市场。每一个手持设备上都有成百上千的电容器、介电电荷存储和管理组件。
数控专业的博士生，同时也是该论文的主要作者Xu Zhang说:“该薄膜性能的关键是高度有序的孔结构，该结构使其机械强度更高，同时其折射率无影响。”
研究者首先使用纳米技术在Chang的实验室制备出高度有序的孔结构。使用多孔聚合物作为基质、多孔聚合物作为模板，再使用原子层沉积氧化铝。当聚合物燃烧掉后，余下三维的氧化铝涂层。
Chang说：“我们已经可以控制氧化铝的厚度，在两纳米之间涂敷20纳米厚的涂层。利用氧化锌材料，我们用相同的方法制备出更厚的涂层。该涂层的厚度可控，并以此设计薄膜的折射率。无论多厚的涂层，薄膜本身大约一微米厚。该过程涉及制备可伸缩、兼容现有芯片的制备技术。我们的下一步是将这些材料集成到光学和电子设备上。
文章来源：静电纺丝机www.ucalery.com
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