Bagaimana Wafer Silikon Karbida Menekan Kesan Pelangi

Terima kasih kepada indeks biasannya yang sangat tinggi (≥2.6), silikon karbida menawarkan penyelesaian fizikal asas untuk menghapuskan 'kesan pelangi' dalam struktur pandu gelombang optik. Fenomena ini timbul apabila cahaya ambien melalui pandu gelombang AR; sudut pembelauan berbeza mengikut panjang gelombang, menyebabkan serakan yang membelah cahaya putih kepada spektrum pelangi. Indeks biasan tinggi silikon karbida menangani cabaran ini dalam dua cara utama:

Indeks biasannya yang tinggi memberikan fleksibiliti reka bentuk yang lebih besar, membolehkan penggunaan tempoh parut yang lebih halus. Apabila tempoh parut dikurangkan kepada skala nano, sudut pembelauan cahaya ambien meningkat dengan ketara—selalunya mengalihkan cahaya di luar julat persepsi mata manusia—sehingga mengurangkan keterlihatan cahaya difraksi yang mengganggu secara visual.

Dari perspektif optik gelombang, vektor fasa yang diberikan oleh parut kepada cahaya kejadian adalah berkadar terus dengan panjang gelombang dan berkadar songsang dengan tempoh parut; akibatnya, tempoh yang lebih kecil menghasilkan sudut pesongan yang lebih besar untuk cahaya difraksi. Untuk kejadian cahaya pada sudut yang besar, tempoh parut yang terlalu kecil menyebabkan cahaya difraksi beralih ke luar kawasan anulus ruang K pandu gelombang yang menyokong mod berpandu, dengan itu mengehadkan medan pandangan yang berkesan. Mencapai bidang pandangan yang luas dengan transmisi warna penuh dalam sistem monolitik oleh itu memerlukan mengelakkan tempoh parut yang terlalu kecil.

Kelebihan silikon karbida (SiC) dalam mengurangkan 'kesan pelangi' berpunca asasnya daripada fleksibiliti reka bentuk yang diberikan oleh indeks biasannya yang tinggi. Struktur indeks biasan tinggi memampatkan panjang gelombang cahaya yang berkesan, membolehkan tempoh parut yang lebih kecil—contohnya, tempoh 300 nm boleh dicapai pada substrat SiC, manakala 500 nm biasanya diperlukan pada substrat kaca konvensional. Pada sudut kejadian tetap, kesan pemampatan tempoh ini dengan ketara mengurangkan varians sudut serakan merentas panjang gelombang yang berbeza. Data eksperimen menunjukkan bahawa dalam julat cahaya kelihatan 400-700 nm, jeriji berasaskan SiC mempamerkan kira-kira 40% kurang varians sudut penyebaran daripada yang diperbuat daripada bahan konvensional. Melalui reka bentuk yang dioptimumkan, cahaya sesat yang bertanggungjawab untuk kesan pelangi boleh diarahkan jauh dari julat yang boleh dilihat mata manusia, dengan berkesan menyekat penampilan artifak pelangi.

Tambahan pula, penyelidikan menunjukkan bahawa menggunakan reka bentuk yang memaparkan substrat SiC digabungkan dengan struktur filem nipis SiO2/TiO2/ITO berbilang lapisan boleh mengurangkan pantulan cahaya yang boleh dilihat dengan berkesan pada permukaan kanta, dengan itu meningkatkan penghantaran cahaya. Di satu pihak, struktur berbilang lapisan meminimumkan sisihan warna yang disebabkan oleh pantulan cahaya, secara tidak langsung mengurangkan kesan pelangi; sebaliknya, struktur filem nipis berbilang lapisan menyekat cahaya biru, yang turut membantu mengurangkan kesan pelangi—kerana cahaya biru mempunyai panjang gelombang yang lebih pendek dan lebih terdedah kepada penyebaran, punca utama kesan pelangi.

Kekerasan dan kestabilan kimia yang luar biasa bagi silikon karbida menjadikannya sangat sesuai untuk proses ketepatan seperti litografi cetakan nano dan litografi rasuk elektron, membolehkan fabrikasi ketepatan tinggi struktur parut sub-mikron untuk menyelesaikan isu kesan pelangi.

Sumber: xiamenzhongxinjingyan