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リソース

データファイルを用いたパターンサーフェースの定義とコーティング層の追加

使用ツール:

RSoft CAD

概要

LED/OLED、DOE(回折光学素子)、その他のパターン構造などの多くの光学デバイスは、複雑またはランダムなテクスチャを表面に持っています。このような表面は、測定データ(AFMなど)やユーザーが作成したファイルから簡単なASCIIファイルを使用して、 RSoft CAD Environment で定義することができます。本事例では、このような表面を作成する方法と、表面にコンフォーマルコーティング層を追加する方法を説明します。

Figure 1: The structure described in this enews: a) the surface relief map with original sample AFM data; b) AFM data file | Synopsys

図1：本事例に記載されている構造：

a) オリジナルサンプルのAFMデータによる表面レリーフマップ、b) AFMデータファイル

高さ方向のプロファイル (Height Profile)

Height Profileは、多層セグメントの高さ(通常Yに沿って測定)をX/Zの関数として定義する式またはデータファイルとすることができ、RSoft CADでテクスチャ面を作成することができます。この例では、図1にプロットしたファイルafm.datのサンプルAFMデータを使用します。このファイルは正規化された座標系で、テクスチャの正確なサイズは後でRSoft CADで設定されます。最終的な構造体は、後の図に示すように、表面法線がZ軸に沿うように回転されることに注意してください。

コーティング層の追加

Height Profileの表面にコーティングを追加するには、コーティングの表面高さを指定して、2つ目のHeight Profileを定義します。この手順は、図2に示すように、coatufユーティリティによって自動化されています。

Figure 2: Illustration of coatuf utility adding one or more coating layers on a surface | Synopsys

図2：表面上に1層以上のコーティング層を設けるcoatufユーティリティの説明図

この例では、サンプルのAFMデータで定義された表面の上に、屈折率1.5の厚さ0.1μmのコーティングを追加しています。ここで使用したcoatufコマンドは以下の通りです。:

coatuf -t0.1 -sx2.5 -sy5 afm.dat afm_coat.dat

ここで、-tはコーティングの厚みを設定し、-sx/-syはデータファイルで使用される正規化された座標でコーティングを適切に適用するために必要なX/Yスケーリングファクタを設定します。新しいコーティングの高さプロファイルは、afm_coat.datファイルに保存されます。coatufユーティリティの詳細については、RSoft CADマニュアルのセクションEをご参照ください。

RSoft CADで構造を描画する

この構造は、図3に示すように、RSoft CADの3つのセグメントを使用して作成されます。

「基板」セグメント (赤)
赤色のセグメントは、単純な直線セグメントで、基板を表します。そのサイズは、Wtexture=5 (Component Width: X方向のサイズ)と Htexture=5 (Component Height: Y方向のサイズ)というシンボル(変数)で設定されており、実際のテクスチャのX/Yサイズに対応しています。屈折率は2.4で、Nsubというシンボルで設定されています。

「Height Profile」セグメント (黄色)

図3：RSoft CADで見た構造。黄色の部分はHeight Profileが定義されており、赤色の部分は基板を表している。

·黄色のセグメントはマルチレイヤーセグメントで、サンプルのAFMデータで定義されたUser 1のHeight Profileを使用しています。このセグメントでは、Height Profileで切り取られた大きな高さを持つ1つのレイヤーと、シンボルNtextureで定義された屈折率2.4を持つLayer Table(#0)が使用されています。各ポイントの最終的な高さは、コンポーネントの高さにファイルのデータを乗じたものです。通常、マルチレイヤーセグメントは XZ 平面上で定義され、高さは Y に沿って測定されます。このセグメントは、セグメントの向き設定のSeg Extendedと、Additional Component PropertiesダイアログボックスのReference Thetaの値を-90度にして回転させます。このように、「高さ」軸は Z 軸に沿って回転されます。セグメントの回転により、「Component Height」とセグメントの長さの定義が変更されます。具体的には、「長さ」は Y に沿ったサイズ(Htexture=5um)、「高さ」は Z に沿ったサイズ(Ttexture=1um)を設定します。
コーティングセグメント(ライトシアン)
このセグメントは、Height Profileがデータファイルafm_coat.datでUser 2として定義されていること以外は、黄色のセグメントと同じ設定になっています。Layer Table(#1)は、シンボルNcoatを使用して層の屈折率を1.5と設定されています。

屈折率の表示

Compute Material Profile ボタンをクリックすると、この構造の屈折率プロファイルが表示されます。XZ平面と3D Volumeの結果は、図4に示すとおりです。

$Figure 4: The resulting refractive index profile: a) in the XZ plane, and b) 3D Volume | Synopsys$

図4：得られた屈折率プロファイル：a)XZ平面上、b)3D Volume表示

Z軸に沿ってランダムなテクスチャの表面が作られ、その上に均一なコーティングが施されていることが分かります。

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