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        光學薄膜技術在奈米技術的應用

        發布者:東立新材料   發布時間:2014-3-24 9:38:47

              奈米材料及技術因應科技發展速度,不斷受到重視,歸究其主要原因在於奈米材料應用廣泛,加上以未來 層面來考量。一方面是因為現有理論基礎不足涵蓋奈米材料完整發展;另一方面來自物理、化學、生物醫藥領 域的衝擊性與整合性,提供極為有力的助益。其中,在物理方面著重於奈米製造、材料檢測技術與原子操縱; 而在化學方面則提供由小而大、由下而上的組裝方式、各式化學方法合成奈米材料;生物領域主要提供是仿生 概念及生物製造工程的奈米材料合成技術。  
              回過頭來看光學薄膜技術製程,過去的光學薄膜技術已經進入成熟化地步,也受到廣泛的應用。也曾經有專 家提出,再過五年之后,以「硅」為主要材料的微米級電子電路技術將有可能面臨到發展之末。然而,在光學 薄膜在奈米尺度下的特性,也是因為這幾年中,由於製程技術進步后,才逐漸受到業界所探討。這是因為一旦 光子元件想要在更小、更快且低耗能線路上與電子線路相互呼應,則光子的操控必須在空間、速度及能量上, 遠比目前微小上百倍情況下才能順利進行。因此,奈米光波導(nanophotonicwaveguide)將有可能成為代替部 分硅及其它半導體材料的最佳材料,則能有效開發出遠比目前傳輸速度及密度高達50~100倍以上;另外 ,在省能效益方面則高出50~100倍通訊及運算裝置。如此一來,光學薄膜技術在奈米級尺寸即將到來的 催促之下,其技術研究將成為非常重要的關鍵因素。 目前在積體光學技術所能製造的光學元件,大都是以電光、聲光調變器、光分離器、分工/解分工器…為主 ,倘若要做到全光式或者多元件的積體光學元件,不可或缺的便是「奈米光學薄膜元件」。這當中最受到關注 的就是,結合薄膜技術及微影技術(OpticalLithography)所形成的光子晶體(photoniccrystals),使其帶 有週期性的介電質分佈結構特性,藉以提高解析度轉而製作更微小特徵尺寸,才能擁有在相同單位面積上,有 更高密度下可容納更多的電晶體。   
              一般光子晶體依照光子能帶的方向特性可分為兩類,分別為訊號傳遞具有方向性(Uni-directional)、( Omni-directional);在Uni-directional光子能帶僅能夠使某特定傳播方向的光波被抑制其傳播特性,而 omni-directional光子能帶能夠使各個傳播方向上的光模態皆被抑制其傳播特性。因此,可藉由結構上的設計 使光皆被反射,產生零能量穿透。除了光子晶體外,光學薄膜在奈米等級的尺度下,在金屬薄膜上製作奈米級 的週期性孔洞時,當入射光的光波長大於孔洞的週期時,入射的零階光有和平常不一樣的高穿透率,并且沒有 繞射現象的發生。此類光學元件主要應用金屬之表面電漿特性,產生完全不同於傳統光學理論的特性,才會別 於光子晶體特性下的一種新型態及表面電漿元件。

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