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不受表面粗糙或光滑影響的干涉薄膜

公告類型: 奈米新知
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美國科學家最近發現,薄膜干涉在光滑或粗糙的基板上都能持續發生。這項研究結果意味著這類依厚度不同產生顏色變化的干涉薄膜或許能用於可撓式電子或光電裝置,也可能用來製造超輕量塗層。

介電塗層幾乎是所有現代光學裝置不可或缺的部份。傳統的介電塗層含有數層透明材料,每層厚度至少都是四分之一光波長。兩年前,哈佛大學工程與應用科學學院的Federico Capasso團隊製造出全新的超薄光學塗層,該塗層僅奈米厚,是由幾乎不透明、高度吸光的介電材質(例如半導體)所製成。

該團隊發現,在金樣本表面加上一層7 nm厚的鍺,顏色就會從金色變成粉紅色;再加入4 nm則會讓其變為紫色,再加入4 nm會將塗層轉為深藍色。4 nm還不到10個原子厚。此現象類似於我們在雨天路上看到的油膜或肥皂泡,他們會呈現許多顏色,顏色源自穿過油層的入射光與反射光發生干涉(interference)。某些波長因建設性干涉而增強,某些則因破壞性干涉而減弱。

此處科學家以會吸收光的鍺塗層取代油膜,發現只要數個原子的厚度差就能產生戲劇性的顏色變化。研究人員藉由調整薄膜厚度來改變干涉條件,進而決定哪些波長會被反射,哪些被吸收。在先前的研究中,Capasso與同事僅嘗試將塗層塗布於光滑表面上,最近他們發現此干涉現象在粗糙、堅硬或可撓曲的基板上依然存在。他們甚至成功將塗層批覆在一般紙張上。

團隊成員Mikhail Kats指出,理論上,許多薄膜沈積法如高溫或電子束蒸鍍技術都可以用來製造這種塗層,而他們採用了後者。未來可能的相關應用包括可撓式電子或光電裝置,例如太陽電池或光偵測器。由於這種塗層也適用於可撓基板,因此也可能應用在智慧布料,或是能直接貼於皮膚上的電子裝置上。另一個有趣的應用則是以薄膜取代傳統塗料,可大幅降低塗布物體時增加的重量。

該團隊正努力嘗試將超薄薄膜干涉應用於能偵測或收集光的可撓式裝置上。詳見Appl. Phys. Lett. 105, 131108 (2014)。


原始網站:https://nano.nchc.org.tw/index.php?apps=news&mod=welcome&action=show&gid=987
譯者/譯者服務單位:洪士傑/奈米科學網特約譯者   責任編輯:蔡雅芝 
發布日期: 2014/10/28
發布人員: 王芊樺