換個角度就能得到高品質光子晶體
- 上線日期：2009/9/11 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
製造高品質、不含光學波段缺陷的三維光子晶體(photonic crystal)一直是項艱鉅的挑戰，不過日本科學家最近研發出一項簡單、由大作小(top-down)的新技術，可望突破此困境，讓光子晶體更接近實際應用。
光子晶體通常是指介電係數具週期性變化的微結構，這種週期性變化將會導致能隙(photonic bandgap)的出現，影響光在材料中的傳遞，此現象類似半導體中週期性位勢造成的電子能帶結構會影響電子傳輸。當光的波長或對應的能量剛好落在光子晶體能隙內時，光便無法穿過，科學家根據此特性，藉由在材料上設計適當的缺陷形成波導，來操控光的傳遞。
科學家使用三維奈米製作技術來製作光子晶體，但無法避免地會引入某些光學波段的缺陷，這會嚴重地影響成品的光學品質。其他更複雜的技術如微加工法(micromachining)雖然能製做品質較好的光子晶體，但卻相當費時。
最近，京都大學的Susumu Noda及其研究團隊發展出一項新技術，沿著矽晶圓表面+45度方向進行蝕刻，接著將結構旋轉90度，再沿矽晶圓表面-45度方向蝕刻，便能得到三維光子晶體結構。這種二次蝕刻製程大大地簡化三維光子晶體的製造。這項新技術是CMOS或MEMS(微機電系統)製程中常用的電漿蝕刻法的一大改良，它比奈米加工(nanomachining)的速度快上5至10倍，而且也與CMOS或MEMS相容。
新技術製作出來的光子晶體具有卓越的光學特性，並可應用於光電系統晶片、高效率LED、太陽電池中，甚至可做為光學量子計算的元件。目前研究團隊正嘗試將矽晶圓蝕刻的深度加深，以便能夠得到更佳的光子能隙。詳見Nature Materials doi:10.1038/nmat2507。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/40157
譯者:林建佑(逢甲大學光電學系)
- 相關附件: