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光学薄膜技术在奈米技术的应用

发布者:东立新材料   发布时间:2014-3-24 9:38:47

      奈米材料及技术因应科技发展速度,不断受到重视,归究其主要原因在於奈米材料应用广泛,加上以未来 层面来考量。一方面是因为现有理论基础不足涵盖奈米材料完整发展;另一方面来自物理、化学、生物医药领 域的衝击性与整合性,提供极为有力的助益。其中,在物理方面著重於奈米製造、材料检测技术与原子操纵; 而在化学方面则提供由小而大、由下而上的组装方式、各式化学方法合成奈米材料;生物领域主要提供是仿生 概念及生物製造工程的奈米材料合成技术。  
      回过头来看光学薄膜技术製程,过去的光学薄膜技术已经进入成熟化地步,也受到广泛的应用。也曾经有专 家提出,再过五年之后,以「硅」为主要材料的微米级电子电路技术将有可能面临到发展之末。然而,在光学 薄膜在奈米尺度下的特性,也是因为这几年中,由於製程技术进步后,才逐渐受到业界所探讨。这是因为一旦 光子元件想要在更小、更快且低耗能线路上与电子线路相互呼应,则光子的操控必须在空间、速度及能量上, 远比目前微小上百倍情况下才能顺利进行。因此,奈米光波导(nanophotonicwaveguide)将有可能成为代替部 分硅及其它半导体材料的最佳材料,则能有效开发出远比目前传输速度及密度高达50∼100倍以上;另外 ,在省能效益方面则高出50∼100倍通讯及运算装置。如此一来,光学薄膜技术在奈米级尺寸即将到来的 催促之下,其技术研究将成为非常重要的关键因素。 目前在积体光学技术所能製造的光学元件,大都是以电光、声光调变器、光分离器、分工/解分工器…为主 ,倘若要做到全光式或者多元件的积体光学元件,不可或缺的便是「奈米光学薄膜元件」。这当中最受到关注 的就是,结合薄膜技术及微影技术(OpticalLithography)所形成的光子晶体(photoniccrystals),使其带 有週期性的介电质分佈结构特性,藉以提高解析度转而製作更微小特徵尺寸,才能拥有在相同单位面积上,有 更高密度下可容纳更多的电晶体。   
      一般光子晶体依照光子能带的方向特性可分为两类,分别为讯号传递具有方向性(Uni-directional)、( Omni-directional);在Uni-directional光子能带仅能够使某特定传播方向的光波被抑制其传播特性,而 omni-directional光子能带能够使各个传播方向上的光模态皆被抑制其传播特性。因此,可藉由结构上的设计 使光皆被反射,產生零能量穿透。除了光子晶体外,光学薄膜在奈米等级的尺度下,在金属薄膜上製作奈米级 的週期性孔洞时,当入射光的光波长大於孔洞的週期时,入射的零阶光有和平常不一样的高穿透率,并且没有 绕射现象的发生。此类光学元件主要应用金属之表面电浆特性,產生完全不同於传统光学理论的特性,才会别 於光子晶体特性下的一种新型态及表面电浆元件。

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