電控“雕塑”薄膜研究

《電控“雕塑”薄膜研究》是依託中國科學院上海光學精密機械研究所，由齊紅基擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：電控“雕塑”薄膜研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：齊紅基
• 依託單位：中國科學院上海光學精密機械研究所

項目摘要

雕塑薄膜是指通過人工方法控制薄膜的生長行為，在尺度10-100nm範圍內具有不同微結構的新型納米薄膜材料。通過控制雕塑薄膜的生長行為，可以得到不同於傳統光學薄膜、具有各向異性微結構的新型薄膜材料，對於偏振光學器件的發展有著潛在的重要研究和套用價值，特別是對於光學系統集成化有顯著的促進作用。傳統雕塑納米薄膜材料均不具備外場調節功能，無法通過外加電場來調節元件性能，不能實現主動光學元件的製備。本項目基於已有雕塑薄膜光學性質計算程式、雕塑薄膜製備實驗條件，開展電控雕塑薄膜的生長機理、結構設計及製備等研究工作，研究電控雕塑薄膜性能，尤其是介電張量與各向異性的微結構之間的關係，電控雕塑薄膜性能對於外加電場的依賴關係，實現其介電張量的主動調節，並在此基礎上探討基於主動調節的電控雕塑薄膜的新型光電器件製備。該項目在光學和材料學領域都有著深刻的學術價值和廣泛的套用前景。

結題摘要

雕塑薄膜是基於傾斜沉積技術製備的，可以人工設計且調節的具有各向異性的無機納米微結構材料。雕塑薄膜雖然具有良好的各向異性性質，但是傳統的雕塑薄膜不能通過外加電場來進行主動調節。 也就是說，基於傳統的雕塑薄膜來實現可以主動調節的光學元件是不可能的。在本項目當中，為了實現電場可控的雕塑薄膜，我們對於雕塑薄膜的光學和材料性質都進行了大量的研究工作。對於光學性質方面，我們研究了光對稱入射鵰塑薄膜的傳播問題，雕塑薄膜的光學均勻性問題以及雕塑薄膜的相位延遲問題等等。通過對這些光學性質的研究，我們充分的理解了雕塑薄膜並且可以利用雕塑薄膜的光學性質製備出更多的光學元器件。我們進一步開始對雕塑薄膜的材料性質進行研究。我們製備了非晶TiO2雕塑薄膜，所有的TiO2雕塑薄膜都具有很清晰的納米柱子結構。通過退火處理再結晶，我們得到了銳鈦礦相的TiO2雕塑薄膜。分析討論了TiO2雕塑薄膜經過退火之後的形貌，結構和光學性質變化。結果顯示合適的退火溫度能夠構建良好的納米結構並且得到純銳鈦礦相沉澱，這些有助於和銳鈦礦相關的光催化實驗和研究。為了充分理解TiO2雕塑薄膜的材料性質，對自摻雜TiO2-x雕塑薄膜的光催化活性進行了研究，我們的工作對TiO2雕塑薄膜在不同退火環境下的材料性質變化給出了充分的理解，並且點出了一種新型的依靠傾斜沉積技術的TiO2-x新型材料。基於對雕塑薄膜的全面了解，我們研究了對雕塑薄膜施加電壓之後的光學性質變化。樣品的透過率可以隨著對雕塑薄膜施加負壓而下降，並且透過率的調節可以通過調整電壓進行很好的重複性調試。因此，通過本項目的研究，我們初步實現了電控雕塑薄膜材料。當然，關於電控雕塑薄膜的工作還需要進一步的研究和細化。