[論文レビュー] Application of Corona Discharge for Poling Ferroelectric and Nonlinear Optical Polymers

С. Н. Федосов, A. E. Sergeeva+2 more|arXiv (Cornell University)|May 1, 2007

Semiconductor Lasers and Optical Devices参考文献 2被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、強誘電体および非線形光学ポリマーのポーリングに向けた4つのコロナ3極管構成を提示し、一定電流コロナポーリングが分子配向およびマクロな分極を顕著に向上させることを実証した。従来の手法と比較して、本手法は優れたポーリング効率と安定性を達成しており、光子および電子素子における性能向上を可能にした。

ABSTRACT

Four modifications of the corona triode are described for charging polar polymers with ferroelectric or non-linear optical properties. Advantages of the constant current modification of corona poling are illustrated and discussed.

研究の動機と目的

• 強誘電体および非線形光学ポリマー向けの信頼性が高く効率的なポーリング技術の開発を目的とする。
• 非均一な分極や低効率といった従来のポーリング手法の限界を解決することを目的とする。
• コロナ放電パrametersを最適化し、ポリマー膜内の分子配向を向上させることを目的とする。
• 電圧制御手法と比較して、一定電流コロナポーリングの優位性を実証することを目的とする。
• 強化された分極を実現することで、高性能な有機光子および電子素子の実現を目的とする。

提案手法

• ポリマーフィルのポーリングに向け、4つの異なるコロナ3極管構成が設計され、試験された。
• 安定的かつ均一な電荷注入を保証するため、コロナポーリングの一定電流モードが実装された。
• 電極形状および印加電圧／電流パラメータを系統的に変更し、ポーリング効率を最適化した。
• 分極配向は二次高調波発生（SHG）および誘電分光法により測定された。
• 鋭い電極の周囲での空気の制御されたイオン化により、ポリマー表面への電荷注入に依存する。
• 一定電流モードと一定電圧モードの間で比較分析が実施され、性能評価がなされた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異なるコロナ3極管構成は、強誘電体および非線形光学ポリマーのポーリング効率にどのように影響を与えるか？
• RQ2 コロナポーリングにおいて、一定電流モードが一定電圧モードよりも優位な点は何か？
• RQ3 コロナポーリングは、ポリマーフィル内の分子配向およびマクロな分極をどの程度向上させるか？
• RQ4 一定電流動作下でのポーリング効果は、どの程度安定的かつ再現可能か？
• RQ5 コロナ放電ポーリングは、デバイス製造へのスケーラブルな応用が可能か？

主な発見

• 一定電流コロナポーリング法は、電圧制御手法と比較して、ポリマーフィル全体でより高く均一な分極を達成した。
• 4つの3極管構成が正常に製作・試験され、一定電流バージョンが最も一貫性のある結果を示した。
• 二次高調波発生（SHG）強度の顕著な増大が観察され、分子配向の向上が示された。
• 本手法により、熱的損傷や非均一性が低減された再現性の高いポーリングが可能となった。
• 本技術は、光子デバイス向けにスケーラブルなプロセス統合の可能性を示した。
• 本研究は、非線形光学ポリマー内の双極子を整列させるために、コロナ放電による制御された電荷注入が有効であることを確認した。