1.基于等离激元颗粒的透明显示屏的制作工艺,其特征在于:所述的基于等离激元颗粒的透明显示屏包括水平设置的透明基体,透明基体上表面依次设有蓝光显示金属颗粒层、绿光显示金属颗粒层和红光显示金属颗粒层;
蓝光显示金属颗粒层包括若干银纳米颗粒,银纳米颗粒外部包裹氧化铝薄膜,在氧化铝薄膜外部上方镀有第一层二氧化硅透明介质层;
银纳米颗粒半径为30nm,氧化铝薄膜厚度为10nm,氧化铝薄膜折射率为1.59,第一层二氧化硅透明介质层折射率为1.45,第一层二氧化硅介质层厚度为120‑200nm;
绿光显示金属颗粒层包括若干银纳米颗粒,银纳米颗粒外部包裹二氧化钛薄膜,在二氧化钛薄膜外部上方镀有第二层二氧化硅透明介质层;
银纳米颗粒半径为30nm,二氧化钛薄膜厚度为10nm,二氧化钛薄膜折射率为2.45,第二层二氧化硅透明介质层折射率为1.45,第二层二氧化硅介质层厚度为120‑200nm;
红光显示金属颗粒层包括若干金纳米颗粒,金纳米颗粒外部包裹二氧化钛薄膜,在二氧化钛薄膜外部上方镀有第三层二氧化硅透明介质层;
银纳米颗粒半径为35nm,二氧化钛薄膜厚度为15nm,二氧化钛薄膜折射率为2.45,第三层二氧化硅透明介质层折射率为1.45;第三层二氧化硅介质层厚度为120‑200nm;
所述的基于等离激元颗粒的透明显示屏的制作工艺,包括以下步骤:
(1)使用氩离子溅射镀膜仪或电子束热蒸发镀膜仪在透明基体上表面镀一层银膜,透明基体的材料采用玻璃、塑料、树脂或聚合物;
(2)对所镀银膜的透明基体放入退火装置内进行退火处理;
(3)退火处理后在透明基体表面得到银纳米颗粒,银纳米颗粒尺寸与膜厚度有关;根据Mie散射理论计算得出颗粒尺寸;
(4)使用原子层沉积方法在银纳米颗粒外部包裹一层氧化铝薄膜,形成银‑氧化铝核壳结构;
(5)使用氩离子溅射镀膜仪或电子束热蒸发镀膜仪在氧化铝薄膜外部上方镀第一层二氧化硅透明介质层;
(6)采用如步骤(1)的方式在第一层二氧化硅透明介质层表面镀一层银膜;
(7)采用如步骤(2)的方式对所镀银膜的透明基体放入退火装置内进行退火处理;
(8)退火处理后得到银纳米颗粒,银纳米颗粒尺寸与膜厚度有关;根据Mie散射理论计算得出颗粒尺寸;
(9)采用如步骤(4)的方式使用原子层沉积方法在银纳米颗粒外部包裹一层二氧化钛薄膜,形成银‑二氧化钛核壳结构;
(10)采用如步骤(5)的方式在二氧化钛薄膜外部上方镀第二层二氧化硅透明介质层;
(11)采用如步骤(1)或步骤(6)的方式在第二层二氧化硅透明介质层表面镀一层金膜;
(12)采用如步骤(2)的方式对所镀金膜的透明基体放入退火装置内进行退火处理;
(13)退火处理后得到金纳米颗粒,金纳米颗粒尺寸与膜厚度有关;根据Mie散射理论计算得出颗粒尺寸;
(14)采用如步骤(4)的方式使用原子层沉积方法在金纳米颗粒外部包裹一层二氧化钛薄膜,形成金‑二氧化钛核壳结构;
(15)采用如步骤(5)的方式在二氧化钛薄膜外部上方镀第三层二氧化硅介质层;
步骤(2)中的退火装置包括底座,底座上设有圆筒箱,圆筒箱的中心线沿左右方向水平设置,圆筒箱的内圆沿圆周方向均匀设有若干根加热管,圆筒箱的左侧面板中心和右侧面板中心之间转动设有一根空心轴,空心轴外部相对两侧分别固定设有一个空心吸盘,空心轴左端穿出圆筒箱的左侧面板并通过一个旋转接头连接有抽真空管,抽真空管连接有真空泵,圆筒箱的右侧面板右侧设有电机,电机的主轴与空心轴的右端同轴线传动连接,圆筒箱的左侧面板上设有箱门,圆筒箱的右侧面板上部设有进气管;
每根加热管均平行于圆筒箱的中心线,每根加热管右端均伸出圆筒箱的右侧面板并固定连接有一个接线柱,所有的接线柱通过导线串联,导线连接有电源线;圆筒箱内设有温度传感器;圆筒箱内在所有加热管的内侧固定设有圆筒状的隔离网;圆筒箱的外部和箱门的外部均设有隔热材料层;空心吸盘为矩形板体结构,空心吸盘的中心具有矩形空腔,空心吸盘与空心轴固定连接的一侧面沿空心轴长度方向间隔设有若干个第一抽吸口,空心吸盘的另一侧面均匀设有若干个第二抽吸口;箱门在圆筒箱的左侧面板处设有两个,两个箱门关于圆筒箱的中心线左右对称。
2.根据权利要求1所述的基于等离激元颗粒的透明显示屏的制作工艺,其特征在于:步骤(1)使用电子束热蒸发镀膜仪在玻璃表面镀银膜,具体步骤如下:将清洗洁净的8cm×8cm的光学玻璃放入电子束热蒸发镀膜仪的基片架上,将纯度99.99%的银颗粒放入蒸发用的钨坩埚内,真空度抽到5×10‑4Pa以下,开始镀膜;在镀膜过程中可通过控制电子束电流大小控制镀膜速率,通过调节镀膜速率和时间控制膜厚。
3.根据权利要求1所述的基于等离激元颗粒的透明显示屏的制作工艺,其特征在于:步骤(1)使用氩离子溅射镀膜仪在玻璃表面镀银,具体步骤如下:把清洗洁净的8cm×8cm的光学玻璃放入氩离子溅射镀膜仪的样品杆载物台内,将样品杆载物台推入氩离子溅射镀膜仪中,抽真空,待真空度抽到5×10‑4Pa以下,开始溅射镀膜;调节电子枪工作电压和电流,推荐参数7kv/300uA,银的镀膜速率为8nm/min;最终得到的银颗粒尺寸与镀膜时间有关,时间分别控制为15S、30S、45S、60S、75S得到膜状结构,其中30S‑75S的银颗粒为岛状。
4.根据权利要求1所述的基于等离激元颗粒的透明显示屏的制作工艺,其特征在于:步骤(2)中退火处理的具体过程为:打开两个箱门,先将两个空心吸盘转动到竖向状态,然后将两块镀银膜后的玻璃放入到圆筒箱内,玻璃未镀膜的一侧面与空心吸盘表面接触,开启真空泵,真空泵通过抽真空管、空心轴、第一抽吸口和第二抽吸口将两块玻璃牢牢地吸附在空心吸盘上,然后关闭两个箱门,启动电机和加热管的电源,加热管对封闭的圆筒箱内部空间进行加热,电机驱动空心轴转动,空心轴带动两个空心吸盘转动,吸附在空心吸盘上的两块镀膜玻璃也随着转动,同时通过进气管向圆筒箱内充入0.01MPa的保护性氮气并混合还原性氢气,由于玻璃与空心吸盘之间会存在透气间隙,在吸附空心吸盘的同时,将圆筒箱内部的空气置换为保护性氮气和还原性氢气,然后加热管的加热速度以5℃/min升温至300℃,温度监控通过温度传感器传输到PLC控制器,PLC控制器调控电源为加热管的供电电流,在300℃保温30min后,先关闭电机和加热管的电源,然后打开箱门,关闭真空泵,取出两块玻璃,完成退火工序。
5. 根据权利要求1所述的基于等离激元颗粒的透明显示屏的制作工艺,其特征在于:
步骤(4)的具体过程为:以三甲基铝和高纯水作为反应源,高纯N2作为吹洗气体,在金属纳米颗粒外部生长出氧化铝透明介质,沉积温度: 120℃,三甲基铝脉冲时间:0.2‑0.6S; 高纯水脉冲时间: 0.3S; 吹扫时间: 10S; 循环周期: 25 次。