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▌ARMS 在先进显示材料表征中的应用
对基于超构表面 (meta-surface) 结构的颜色滤光片进行微区角分辨光谱表征


   超表面      SPP      结构色      偏振      角分辨光谱   

【概述】最近,韩国光云大学电子信息学院副院长 Sang-Shin Lee 教授在 Laser & Photonics Reviews 杂志上发表了一篇名为《Highly reflective subtractive color filters capitalizing on a silicon metasurface integrated with nanostructured aluminum mirrors》的文章。
      
该超构表面的结构示意图
图1,该超构表面的结构示意图

文章描述了一种基于超表面结构的 结构色滤光片,该结构的显著特点为:基底为区域差异的周期性硅基纳米柱(nanopillar),结构基底上镀铝(见图1)。 这种复合结构材料可以被用作颜色滤光片,其性能和结构具有较强的相关性。此滤光片具有高分辨率和优异的色彩保真度,可以获得更加生动和鲜艳的颜色,在先进显示和色彩成像、打印等领域具有潜在的应用价值。
      
      【样品 & 测试】作者采用了 FDTD 方法对材料进行了理论计算,证实了滤光片的光学性能和超材料中周期性纳米柱(nanopillar)的圆柱直径 D 有直接关系(图2)。
滤光片的颜色和超材料表面周期性纳米柱(nanopillar)的圆柱直径 D 有直接关系
图2,滤光片的颜色和超材料表面周期性纳米柱(nanopillar)的圆柱直径 D 有直接关系

作为一种先进显示应用价值的功能材料,广视角光谱性能是先进显示材料很重要的指标之一。为了解该材料的角分辨光谱容差范围,作者选择部分颜色的滤光片,进行了偏振态 TE 模式和 TM 模式光谱理论计算,并使用复享的 ARMS 微区角分辨系统进行了测试比较,测量结果和理论计算取得了惊人的一致(见图3)。实验证明了该材料在 30° 视角上表现出良好的角度容差(angular tolerance)。
对滤光片偏振态下的角分辨反射光谱进行理论计算与测量
图3,对滤光片偏振态下的角分辨反射光谱进行理论计算与测量

文献对复享 ARMS 的标注
图4,文献对复享 ARMS 的标注

【总结】作者通过对这种金属纳米结构进行实验,证明了这种超构表面具有高效的谐振效果,这种效果和表面的纳米柱状结构有关。作者通过使用复享的 ARMS 微区角分辨光谱系统实测结果验证了该结构的理论计算结果,证明了该滤光片具有较好的角度容差性能。
      
      复享光学显微角分辨光谱仪 ARMS 能够在微纳尺度下对超表面样品进行角分辨光谱测量,为该领域研究的快速进展提供了有力的保障。
【参考文献】
       Yue Wenjing, et al. "Highly reflective subtractive color filters capitalizing on a silicon metasurface integrated with nanostructured aluminum mirrors." Laser & Photonics Reviews 11.3 (2017).  Link 
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