可調式週期性堆疊結構登場
- 上線日期：2008/12/25 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
台灣科學家最近利用簡單的奈米壓印(nanoimprinting)技術，製造出操作容易的電壓控制式以可調濾光片(Tuneable optical filters)。這項技術只需單一步驟就能轉移圖案，所製作成的金屬與鐵電性薄膜材料交替堆疊的週期性結構，被看好可成為目前多層膜系統與液晶元件之外的另一項選擇。
該元件是藉由控制表面電漿子共振(surface plasmon resonance, SPR)來進行操作。SPR是一種光觸發效應，可用來改變光在某一狹窄波段的穿透性。台灣大學材料系的陳學禮(Hsuen-Li Chen)表示，當光進入有特定紋路的鋯鈦酸鉛(zirconate titanate, PZT)-金屬-PZT可調式濾光片，在SPR波長的透射率會明顯的增大，而藉由改變外加電壓的大小與正負，來調整兩側PZT的折射率及PZT/metal/PZT堆疊結構的週期，就可達到調整SPR波長的目的。
例如，在上下兩電極施加正電壓，膜層結構會擴張，導致結構週期變小；將電壓極性反轉，膜層結構被壓縮，則週期變大。實驗觀察到當電壓為-5、-7、-10、-15 V時，SPR波長由0 V時的1135 nm發生紅位移(red-shift)，對應的波長依序為1151、1164、1246、1256 nm。電壓為5、7、10、15V時，對應的波長則由0 V的1169 nm，依序變成1148、1158、1227、1244 nm。
材料的折射率也可用來調整元件，它隨著外加電壓的增加而增加，與極性無關。這意味著外加正電壓時，膜層結構週期變小以及周圍介質週期變大這兩種現象會相互競爭。當電壓低於5 V時，前者居優勢，SPR波長有藍位移現象，然而電壓更高時，折射率的增加居上風，波長便出現紅位移。
陳學禮表示，研究團隊下一個目標是製作結構更緊密的奈米圖樣元件，希望藉由降低PZT/metal/PZT結構的週期，使元件能在可見光範圍操作，進一步能應用到顯示與固態照明技術上。詳見Nanotechnology 19 435304 (2008)。
原始網站: http://optics.org/cws/article/research/36731
譯者:謝德霖(逢甲大學光電學系)
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