基于纳米金属光栅的电浸润显示技术研究

发布时间：2017-05-22 14:31

  本文关键词：基于纳米金属光栅的电浸润显示技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着表面等离子体光子学的不断发展以及纳米加工技术的不断进步,纳米金属光栅结构上的新颖光学效应不断被发现和应用到各个领域。金属表面电子和电磁波的耦合振荡—表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)被认为是这些新颖特性产生的主要机制。近些年来,由于在节能显示上的巨大应用潜力,利用亚波长周期结构实现彩色滤光和偏振透射集成的研究已经成为国内外显示公司和研究机构的关注热点。目前国内外的主要工作还是集中在无源器件,而有源器件的报道则较少。我们利用了表面等离子体共振波长对环境折射率敏感的特点,更进一步结合电浸润技术提出了一种新型的主动可调透射式彩色电子书显示器件。本论文是基于纳米金属光栅结构的SPR增强透射效应,利用严格耦合波分析法仿真设计出合适的光栅参数用以得到高效率和高单色性的红、绿、蓝三个子像素,并进一步在理论和实验上研究了这些子像素的灰度和颜色随光栅表面材料折射率的变化。根据设计的参数,制备出相应的纳米金属光栅并进行实验验证,最终归纳总结出相关显示器件的关键设计参数。这种显示器件具有低功耗、宽色域、高对比度以及易于制备和集成等优点,有望成为未来电子纸显示的主流技术。本论文的主要研究内容包括以下几个方面:首先介绍了基于SPR的基本理论,详细推导了表面等离子体的产生机制并介绍常见表面等离子体激元的激发模式。着重强调基于纳米金属光栅的表面等离子体波激发,运用数值模拟的方法研究了光栅结构模型各参数对SPR透射光谱的影响。其次,通过严格耦合波分析算法和表面等离子体共振的理论,仿真设计出合适的光栅参数用以得到红、绿、蓝三个子像素并进一步探究灰度和颜色随光栅表面折射率的变化。根据仿真得出的参数,利用激光干涉曝光和电子束蒸发制备出相应光栅。通过对光栅的透射光谱测试,得到了和理论设计一致的结果并进一步验证了透射光谱的灰度和颜色随折射率的变化,从而证明纳米金属光栅用于透射式电子书的可行性。最后根据上述讨论,提出一种新型的基于光栅结构的电浸润显示模型。通过搭建接触角测试系统,我们发现纳米金属光栅的表面具有疏水性,验证了其在电调制浸润下的可恢复性。进一步验证了器件工作的可行性,为下一步电极主动调控显示奠定了良好的基础。
【关键词】：表面等离子体共振 双层纳米金属光栅 电浸润效应 电子书
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN873
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 引言9-10
• 1.2 表面等离子体共振的相关应用10-14
• 1.3 本论文的主要研究内容及章节安排14-15
• 第二章 纳米金属光栅的理论研究及数值分析方法15-40
• 2.1 引言15
• 2.2 表面等离子体共振基本理论15-21
• 2.2.1 表面等离子体的产生机制15-19
• 2.2.2 SPR的几种激发方式19-21
• 2.3 纳米金属光栅的数值分析法21-27
• 2.3.1 严格耦合波分析法22-23
• 2.3.2 TE入射光波的相关分析23-25
• 2.3.3 TM入射光波的相关分析25-27
• 2.4 双层纳米金属光栅显示的仿真设计27-39
• 2.4.1 双层纳米金属光栅的结构分析27-29
• 2.4.2 RGB三原色的仿真设计29-37
• 2.4.3 折射率改变对显示中灰度和颜色的影响37-39
• 2.5 本章小结39-40
• 第三章 双层纳米金属光栅显示器件的制备与测试40-54
• 3.1 引言40
• 3.2 双层纳米金属光栅的制备与表征40-48
• 3.2.1 双层纳米金属光栅的制备40-45
• 3.2.2 双层纳米金属光栅的表征45-48
• 3.3 双层纳米金属光栅结构的测试与验证48-52
• 3.4 仿真与测试结果分析52-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第四章 基于纳米金属光栅的电浸润显示单元研究54-68
• 4.1 引言54
• 4.2 电浸润效应的理论研究54-56
• 4.3 电浸润实验平台搭建和工艺测试56-62
• 4.3.1 电浸润实验平台的搭建56-58
• 4.3.2 电浸润工艺测试58-62
• 4.4 双层金属光栅的电浸润显示单元结构62-67
• 4.4.1 电浸润显示技术的研究现状62-64
• 4.4.2 双层金属光栅的显示单元结构64-67
• 4.5 本章小结67-68
• 第五章 结束语68-70
• 5.1 本文的主要研究内容68-69
• 5.2 研究展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 攻读硕士学位期间已发表的论文和专利74-76

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