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首页 > 学术中心 > 行业资讯 > 折射率接近空气的介电薄膜
 

折射率接近空气的介电薄膜

 
发布日期:2015-10-19
 
    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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