Ви є тут

Елементи технології оптоелектронних приладів на основі нематичних та холестерико-нематичних рідкокристалічних сумішей

Автор: 
Коломзаров Юрій Вікторович
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2005
Артикул:
0405U004897
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РОЗДІЛ 2
МЕТОДИ ТА МЕТОДИКИ ДОСЛІДЖЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ОРІЄНТУЮЧИХ ШАРІВ, РІДКОКРИСТАЛІЧНИХ
СТРУКТУР ТА СВІТЛОМОДУЛЮЮЧИХ РІДКОКРИСТАЛІЧНИХ ПРИСТРОЇВ ТА
ЕКРАНІВ
2.1. Методи дослідження мікрорельєфу орієнтуючих тонкоплівкових покриттів.
Для дослідження орієнтуючого мікрорельєфу були виготовлені підкладки розміром
20х30 мм з флоат-скла товщиною 1,1 мм, яке має достатньо високу якість та
широко використовується у сучасній промисловості для виготовлення
рідкокристалічних дисплеїв. Орієнтуючі шари наносилися на скло без попередніх
покриттів та на різні покриття: прозорий струмопровідний шар та діелектричний
шар оксиду кремнію.
Для вивчення мікрорельєфу був використаний оптичний профілометр з роздільною
здатністю 1 нм при дослідженні поверхневої топології по висоті та 1 mм при
вимірюванні лінійних величин по площині [44, 45]. Кожне зображення формувалося
з 64 000 проаналізованих точок. Сканування мікрорельєфу проводилося на ділянці
розміром приблизно 200х200 mм.
Мікроскопічні зображення (розмір сканованої площадки 1х1 mм) топографії
орієнтуючої поверхні були також отримані методом скануючої атомно-силової
мікроскопії.
Скануючий атомно-силовий мікроскоп (САСМ) був винайдений у 1986 році. У основу
принципу його дії покладено механічне сканування точною керамічною або
напівпровідниковою голкою поверхні досліджуваного зразка [46] приблизно так, як
голка програвача сканує поверхню платівки. Ця голка розташована на краю
консолі, яка має форму видовженої стрічки. Голка може відштовхуватися від
поверхні або притягуватися до поверхні, викликаючи відхилення лазерного
променю, який відбивається від самого краю консолі. Значення відхилення
фіксуються позиційно-чутливим фотоприймачем у залежності від положення голки на
поверхні зразка. Картина цих відхилень демонструє виступи та западини на
поверхні, тобто топографію поверхні. САСМ може працювати з голкою, яка
торкається поверхні (контактний режим), або може так би мовити постукувати по
поверхні зразка. Зазвичай у САСМ використовують комерційно доступні консолі із
закріпленими на них голками. Голки виготовляють методами мікролітографії.
Дослідження за допомогою растрової електронної мікроскопії показує, що вершина
голки завжди є заокругленою та має певний кут. Тому для голок застосовують таке
поняття як радіус вершини голки. Разом із обраним режимом сканування, радіус
вершини голки визначає роздільну здатність САСМ. Тому важливою задачею
залишається виготовлення голок з якомога меншим радіусом вершини. Зазвичай у
САСМ використовують голки трьох типів. Перший тип (рис. 2.1) називають
звичайним [47]. Він представляє собою піраміду з квадратною основою заввишки 3
mм. Радіус її вершини становить приблизно 30 нм.
Рис. 2.1. Звичайний тип голки. Висота 3 mм, радіус вершини 30 нм.
Другий тип голок (рис. 2.2) створюють на основі першого типу, додаючи на
вершину піраміди методом електронно-променевого напилення додаткової голки з
вуглеводних матеріалів [48]. Цей метод дозволяє використовувати
електронно-променевий мікроскоп для точного нарощування додаткової голки на
вершину піраміди з одночасним спостереженням процесу росту. Якщо покрити
консоль парафіновою олією та на декілька хвилин зупинити електронний промінь на
верхівці піраміди звичайної голки, на ній буде сформована додаткова голка. Така
голка має менший радіус кривизни вершини у порівнянні зі звичайною та завдяки
своїй формі (вона довга та тонка) дозволяє досліджувати з високою роздільною
здатністю вузькі западини та тріщини на поверхні зразка.
Використавши удосконалений мікролфтографічний процес, спеціалістам з Park
Scientific Instruments (Sunnyvale, CA) вдалося виготовити голку, радіус
кривизни верхівки якої (рис. 2.3) складає приблизно 10 нм.
Рис. 2.2. „Суперголка” з вуглеводних матеріалів, нарощена на вершину звичайної
голки.
Рис. 2.3. Голка висотою 3 mм з радіусом кривизні вершини приблизно 10 нм.
Виготовлена спеціалістами Park Scientific Instruments (Sunnyvale, CA).
Вплив форми та розміру голки на результат дослідження проілюстрований на рис.
2.4.
а) б)
Рис. 2.4. Вплив форми голки на результат дослідження западин (а) та виступів
(б).
Утворені підкладками рідкокристалічні структури досліджувались з використанням
поляризаційного мікроскопу ПОЛАМ Р 312, отримані зображення фіксувались
цифровою фотокамерою для вивчення впливу технологічних параметрів нанесення
орієнтуючого шару на ступінь бездефектності та досконалості рідкокристалічної
структури.
2.2 Методи дослідження оптичних та електрооптичних характеристик
холестерико-нематичних рідкокристалічних сумішей.
Основною оптичною характеристикою холестерико-нематичних рідкокристалічних
сумішей є максимум селективного відбивання планарно орієнтованої текстури, який
визначався зі спектральних характеристик відбивання. Спектральні характеристики
відбивання вимірювалися за допомогою комп'ютерного спектрографа Ocean Optics у
спектральному діапазоні довжин хвиль від 400 до 800 нм.
Наступною важливою характеристикою не тільки холестерико-нематичних, але й усіх
інших засобів відображення інформації, є просторовий розподіл контрасту
елементів відображення. Електрооптичні ефекти у холестерико-нематичних сумішах
базуються на електрокерованому переключенні між двома стабільними текстурами.
Планарно-орієнтована текстура характеризується яскраво вираженим селективним
відбиванням світла, тобто візуально має яскравий колір. При подачі електричної
напруги починаючи з певного значення (напруга U1 на рис. 1.1)
планарно-орієнтована структура руйнується і виникає конфокальна текстура, яка
сильно розсіює світло у