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日本利用硅纳米阵列实现亚波长分辨率的高纯度可见光
2018-01-29

[据每日科学网站2018125日报道到目前为止,利用结构几何学产生可调色光线的超材料都是以金属材料为基础制备而成的。虽然该种材料可有效的实现高分辨率,但是金属材料在可见光波长下具有固有的能量损失,这使得优化光线颜色纯度具有一定挑战性。相比之下,硅材料的共振能够实现可见光的高反射率和高纯度。

日本大阪大学的三名研究人员最近展示了使用单晶硅对可见光进行精确的颜色控制,该研究成果发表在纳米快报上。

研究通讯作者Junichi Takahara说:“使用硅片使我们能够实现高分辨率和高饱和度。 全介电材料能够以高分辨率生产单个彩色像素,无混色,与金属材料相比具有明显的优势。”

超材料阵列具有纳米级图案,可用作天线,将光辐射转换为局部能量。使用电子束光刻来制造掩模,可保护硅表面免受随后的等离子体蚀刻损伤。该团队能够生成完全由天线几何形状控制的生动色彩的可见光,同时也可生成白光,这对于全色打印非常重要。另外,双色信息的每个像素是固有的,并且可以通过改变入射光的偏振来实现显示。

通过在300×300纳米的单位区域内产生清晰可辨的黄色和蓝色棋盘图案可以实现亚波长分辨率,最终可实现约85000dpi的打印质量。

该团队采用纳米级颜色适当的印刷技术,在最小宽度纳米块中写入“RGB”,以惊人的效果成功展示了该技术对颜色的控制能力。

“我们的工作揭示了通过蚀刻单晶硅也可能达到高度的精确度,”该研究的主要作者Yusuke Nagasaki说,“模拟计算和实验反射率值之间的一致性也使我们对所创造技术的强大性质饱含信心。”

像素的双色属性提供了创建重叠图像的可能性,以及最大化编码到阵列的特定区域中的信息。这项工作显示了防伪技术和三维显示等先进显示技术的潜力。(工业和信息化部电子第一研究所  张慧)

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