सिलिकॉन कार्बाइड वेफर्स इंद्रधनुष प्रभाव को कैसे दबाते हैं

अपने असाधारण उच्च अपवर्तक सूचकांक (≥2.6) के कारण, सिलिकॉन कार्बाइड ऑप्टिकल वेवगाइड संरचनाओं में 'इंद्रधनुष प्रभाव' को खत्म करने के लिए एक मौलिक भौतिक समाधान प्रदान करता है। यह घटना तब उत्पन्न होती है जब परिवेशीय प्रकाश एआर वेवगाइड से होकर गुजरता है; विवर्तन कोण तरंग दैर्ध्य के अनुसार भिन्न होते हैं, जिससे फैलाव होता है जो सफेद प्रकाश को इंद्रधनुष स्पेक्ट्रम में विभाजित करता है। सिलिकॉन कार्बाइड का उच्च अपवर्तक सूचकांक इस चुनौती को दो प्रमुख तरीकों से संबोधित करता है:

इसका उच्च अपवर्तक सूचकांक अधिक डिज़ाइन लचीलापन प्रदान करता है, जिससे बेहतर ग्रेटिंग अवधि का उपयोग सक्षम हो जाता है। जब झंझरी की अवधि नैनोस्केल तक कम हो जाती है, तो परिवेशी प्रकाश के विवर्तन कोण काफी बढ़ जाते हैं - अक्सर प्रकाश को मानव आंख की धारणा की सीमा से बाहर स्थानांतरित कर देते हैं - जिससे विचलित विवर्तित प्रकाश की दृश्यता कम हो जाती है।

तरंग प्रकाशिकी के परिप्रेक्ष्य से, झंझरी द्वारा आपतित प्रकाश को प्रदान किया गया चरण वेक्टर तरंग दैर्ध्य के सीधे आनुपातिक और झंझरी अवधि के व्युत्क्रमानुपाती होता है; परिणामस्वरूप, छोटी अवधि के परिणामस्वरूप विवर्तित प्रकाश के लिए बड़ा विक्षेपण कोण बनता है। बड़े कोणों पर प्रकाश घटना के लिए, अत्यधिक छोटी झंझरी अवधि विवर्तित प्रकाश को वेवगाइड के के-स्पेस के कुंडलाकार क्षेत्र के बाहर स्थानांतरित करने का कारण बनती है जो निर्देशित मोड का समर्थन करता है, जिससे देखने का प्रभावी क्षेत्र सीमित हो जाता है। एक अखंड प्रणाली में पूर्ण-रंग संचरण के साथ व्यापक दृश्य क्षेत्र प्राप्त करने के लिए बहुत छोटी झंझरी अवधि से बचने की आवश्यकता होती है।

'इंद्रधनुष प्रभाव' को कम करने में सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) का लाभ मूल रूप से इसके उच्च अपवर्तक सूचकांक द्वारा प्रदान किए गए डिज़ाइन लचीलेपन से उत्पन्न होता है। उच्च-अपवर्तक-सूचकांक संरचनाएं प्रकाश की प्रभावी तरंग दैर्ध्य को संपीड़ित करती हैं, जिससे काफी छोटी झंझरी अवधि की अनुमति मिलती है - उदाहरण के लिए, एक SiC सब्सट्रेट पर 300 एनएम की अवधि प्राप्त की जा सकती है, जबकि पारंपरिक ग्लास सब्सट्रेट पर 500 एनएम की आमतौर पर आवश्यकता होती है। आपतन के एक निश्चित कोण पर, यह अवधि-संपीड़न प्रभाव विभिन्न तरंग दैर्ध्य में फैलाव कोण विचरण को काफी हद तक कम कर देता है। प्रायोगिक डेटा से संकेत मिलता है कि 400-700 एनएम दृश्य प्रकाश सीमा के भीतर, SiC-आधारित झंझरी पारंपरिक सामग्रियों से बनी झंझरी की तुलना में लगभग 40% कम फैलाव कोण भिन्नता प्रदर्शित करती है। अनुकूलित डिज़ाइन के माध्यम से, इंद्रधनुष प्रभाव के लिए जिम्मेदार आवारा प्रकाश को मानव आंख की दृश्य सीमा से दूर निर्देशित किया जा सकता है, जिससे इंद्रधनुष कलाकृतियों की उपस्थिति को प्रभावी ढंग से दबाया जा सकता है।

इसके अलावा, अनुसंधान से संकेत मिलता है कि एक बहुपरत SiO2/TiO2/ITO पतली-फिल्म संरचना के साथ संयुक्त SiC सब्सट्रेट वाले डिज़ाइन को नियोजित करने से लेंस की सतह पर दृश्य प्रकाश प्रतिबिंब को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है, जिससे प्रकाश संचरण में वृद्धि हो सकती है। एक ओर, बहुपरत संरचना प्रकाश प्रतिबिंब के कारण होने वाले रंग विचलन को कम करती है, अप्रत्यक्ष रूप से इंद्रधनुष प्रभाव को कम करती है; दूसरी ओर, बहुपरत पतली-फिल्म संरचना नीली रोशनी को रोकती है, जो इंद्रधनुष प्रभाव को कम करने में भी मदद करती है - क्योंकि नीली रोशनी की तरंग दैर्ध्य कम होती है और इसके फैलाव की संभावना अधिक होती है, जो इंद्रधनुष प्रभाव का एक प्राथमिक कारण है।

सिलिकॉन कार्बाइड की असाधारण कठोरता और रासायनिक स्थिरता इसे नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी और इलेक्ट्रॉन-बीम लिथोग्राफी जैसी सटीक प्रक्रियाओं के लिए आदर्श रूप से अनुकूल बनाती है, जो इंद्रधनुष प्रभाव मुद्दे को हल करने के लिए उप-माइक्रोन झंझरी संरचनाओं के उच्च-सटीक निर्माण को सक्षम करती है।

स्रोत: ज़ियामेनझोंगक्सिनजिंग्यान