《微納結構雕塑薄膜的可控生長研究及其特性分析》是依託中山大學，由江紹基擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微納結構雕塑薄膜的可控生長研究及其特性分析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：江紹基
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
採用大角度電子束蒸發傾斜沉積的方法並輔以基片運動可以得到各向異性的雕塑薄膜，其多孔且形貌多樣可控的結構特點使其具有很多普通光學薄膜所沒有的光學特性，因而可廣泛套用於微納器件領域。.本課題組將在已有的基礎上搭建實驗平台鍍制各種形貌的雕塑薄膜，並結合計算機建立雕塑薄膜生長的動力學蒙特卡羅三維模型，通過改變各參數如基底溫度、沉積速率、基底運轉速率等研究雕塑薄膜納米尺度範圍內的結構特性以實現其量化可控，並利用雕塑薄膜的製備技術實現三維光子晶體高效快捷的可控制備。目前，本研究小組通過實驗與計算機仿真得到了部分形貌的雕塑薄膜，並研究了其光學特性如雙折射、旋光性等。.本小組結合實驗與計算機技術全面探討雕塑薄膜的生長機理、結構特性以及光學特性等，並針對性地研究本課題組提出的複合雕塑薄膜新穎的光學特性，使雕塑薄膜在光電子學、光通信等領域得以實際套用，為微納光器件的製備提供有效的方法。
結題摘要
本項目已從實驗製備和計算機仿真方面對雕塑薄膜的生長機理和新穎的光學特性進行系統的研究，實現了預期的目標。在實驗方面，本課題組已通過搭建電阻式和電子束熱蒸發傾斜沉積實驗平台，並引入周期性基片作為薄膜生長的預結構基底，成功製備出斜柱狀、Zig-Zag狀、螺旋狀、直柱狀、四方迴旋狀以及複合結構的雕塑薄膜，並研究了各實驗參數如基底溫度、沉積速率、基底運轉速率和預結構參數等對雕塑薄膜結構特性的影響。進一步地，我們在帶有缺陷的周期性預結構基底上進行薄膜沉積，並分析了缺陷對薄膜形貌的影響。在特性分析上，我們通過採用光度法和橢偏法測試了斜柱狀薄膜的雙折射特性和不同形貌手性雕塑薄膜的圓布拉格現象和圓二色性，實驗測試結果能和理論計算很好吻合。這些研究結果都使得微納結構雕塑薄膜在光通信器件、LED等光學器件以及三維光子晶體製備等方面都將有廣泛的套用前景。在計算機仿真方面，我們在二維薄膜生長研究的基礎上，建立了彈道入射的薄膜三維動力學蒙特卡羅生長仿真模型，研究了傾斜沉積情況下不同實驗參數對雕塑薄膜形貌的影響，仿真結果與雕塑薄膜製備實驗結果能較好吻合。通過利用本計算機仿真模型對雕塑薄膜生長過程系統地模擬，我們驗證了雕塑薄膜生長過程中的陰影效應和擴散作用以及競爭生長機制，並探討了雕塑薄膜表面粗糙度和生長指數對不同實驗條件的變化規律。同時，我們通過分析基底旋轉速率對薄膜形貌和生長指數的影響，得到影響雕塑薄膜從螺旋狀生長模式向直柱狀方式模式的轉折速率。進一步地，我們在模型中引入預結構基底，論證了預結構基底對雕塑薄膜生長的調製作用。本項目的計算機仿真結果加深了人們對雕塑薄膜微觀生長機制的理解，並可對實際實驗製備提供理論參考和指導。
