Làm thế nào để tấm wafer silic cacbua ngăn chặn hiệu ứng cầu vồng

Nhờ chỉ số khúc xạ đặc biệt cao ( ≥2,6), cacbua silic mang lại giải pháp vật lý cơ bản để loại bỏ 'hiệu ứng cầu vồng' trong cấu trúc ống dẫn sóng quang học. Hiện tượng này phát sinh khi ánh sáng xung quanh đi qua ống dẫn sóng AR; góc nhiễu xạ thay đổi tùy theo bước sóng, gây ra sự phân tán làm tách ánh sáng trắng thành quang phổ cầu vồng. Chỉ số khúc xạ cao của cacbua silic giải quyết thách thức này theo hai cách chính:

Chỉ số khúc xạ cao của nó mang lại sự linh hoạt trong thiết kế cao hơn, cho phép sử dụng các khoảng thời gian cách tử mịn hơn. Khi thời gian cách tử giảm xuống kích thước nano, góc nhiễu xạ của ánh sáng xung quanh tăng lên đáng kể—thường làm dịch chuyển ánh sáng ra ngoài phạm vi nhận biết của mắt người—do đó làm giảm tầm nhìn của ánh sáng nhiễu xạ gây mất tập trung về mặt thị giác.

Từ góc nhìn của quang học sóng, vectơ pha truyền bởi cách tử tới ánh sáng tới tỷ lệ thuận với bước sóng và tỷ lệ nghịch với chu kỳ cách tử; do đó, chu kỳ nhỏ hơn dẫn đến góc lệch lớn hơn đối với ánh sáng nhiễu xạ. Đối với ánh sáng tới ở các góc lớn, chu kỳ cách tử quá nhỏ làm cho ánh sáng nhiễu xạ dịch chuyển ra ngoài vùng hình khuyên của không gian K của ống dẫn sóng hỗ trợ các chế độ dẫn hướng, do đó hạn chế trường nhìn hiệu quả. Do đó, việc đạt được trường nhìn rộng với khả năng truyền đầy đủ màu sắc trong hệ thống nguyên khối đòi hỏi phải tránh các khoảng thời gian cách tử quá nhỏ.

Ưu điểm của cacbua silic (SiC) trong việc giảm thiểu 'hiệu ứng cầu vồng' về cơ bản bắt nguồn từ tính linh hoạt trong thiết kế nhờ chỉ số khúc xạ cao của nó. Các cấu trúc có chiết suất cao nén bước sóng hiệu dụng của ánh sáng, cho phép các chu kỳ cách tử nhỏ hơn đáng kể – ví dụ, chu kỳ 300 nm có thể đạt được trên chất nền SiC, trong khi đó thường cần 500 nm trên chất nền thủy tinh thông thường. Ở một góc tới cố định, hiệu ứng nén theo chu kỳ này làm giảm đáng kể sự chênh lệch góc phân tán trên các bước sóng khác nhau. Dữ liệu thực nghiệm chỉ ra rằng trong phạm vi ánh sáng khả kiến ​​400–700nm, cách tử dựa trên SiC thể hiện phương sai góc phân tán ít hơn khoảng 40% so với cách tử được làm bằng vật liệu thông thường. Thông qua thiết kế được tối ưu hóa, ánh sáng lạc gây ra hiệu ứng cầu vồng có thể được hướng ra khỏi phạm vi nhìn thấy của mắt người, ngăn chặn hiệu quả sự xuất hiện của các tạo tác cầu vồng.

Hơn nữa, nghiên cứu chỉ ra rằng việc sử dụng thiết kế có chất nền SiC kết hợp với cấu trúc màng mỏng SiO2/TiO2/ITO đa lớp có thể làm giảm hiệu quả sự phản xạ ánh sáng khả kiến ​​ở bề mặt thấu kính, từ đó tăng cường khả năng truyền ánh sáng. Một mặt, cấu trúc nhiều lớp giảm thiểu độ lệch màu do phản xạ ánh sáng, gián tiếp giảm thiểu hiệu ứng cầu vồng; mặt khác, cấu trúc màng mỏng nhiều lớp chặn ánh sáng xanh, điều này cũng giúp giảm hiệu ứng cầu vồng—vì ánh sáng xanh có bước sóng ngắn hơn và dễ bị phân tán hơn, nguyên nhân chính gây ra hiệu ứng cầu vồng.

Độ cứng đặc biệt và độ ổn định hóa học của cacbua silic làm cho nó phù hợp lý tưởng cho các quy trình chính xác như in thạch bản in nano và in thạch bản chùm tia điện tử, cho phép chế tạo các cấu trúc cách tử dưới micron có độ chính xác cao để giải quyết vấn đề hiệu ứng cầu vồng.

Nguồn: Hạ Môn Trungxinjingyan