Plasmagestützte Atomlagenabscheidung von Nanolaminaten für Antireflexbeschichtungen

Plasma-enhanced atomic layer deposition of nanolaminates for antireflection coatings

  • In dieser Arbeit wurden Antireflexbeschichtungen untersucht, welche mittels plasmagestützter Atomlagenabscheidung (ALD) von Aluminiumoxid und Titanoxid (Al2O3/TiO2)-Nanolaminaten hergestellt wurden. Hierfür wurde zunächst ein ALD-Prozess erstellt und eingefahren, um schichtdicken- und brechungsindex-justierbare Schichten fertigen zu können. Folgend wurden diese nach der Abscheidung auf Silizium und Glas spektral analysiert. Die Nanolaminat-Schichten (Multilagen) bestanden aus einem ca. 2...10 nm dicken Zweilagensystem, welches wiederholend aufeinandergestapelt wurde. Der Brechungsindex dieses Systems konnte dabei stufenlos verändert werden, indem das Schichtdickenverhältnis der zwei Schichtmaterialien verändert wurde. Die Bestandteile Al2O3 und TiO2 wurden als niederbrechender und hochbrechender Teil der Laminatschicht ausgewählt, um den Brechungsindex der Beschichtung effektiv zwischen n(al2o3)= 1,649 und n(TiO2)= 2,455 (lambda=632,8 nm) einstellen zu können. Bei Voruntersuchungen wurden Al2O3 und TiO2 zudem auf Morphologie, Brechungsindex und Wachstumsrate untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass bei einer Abscheidung bei 150°C homogene und amorphe Al2O3- und TiO2- Schichten hergestellt werden können. Darauf aufbauend wurde die kombinierte Schichtabscheidung der Multilage auf Wachstumsrate und optische Eigenschaften hin untersucht. Dabei wurde eine Abhängigkeit zwischen der Senkung der Gesamtschichtdicke und dem TiO2-Anteil festgestellt, da es im Nanolaminatverbund eine geringere Wachstumsrate aufweist. Nach einer Neuberechnung der Wachstumsrate war es möglich, die Schichtparameter präziser anzupassen. Für die Charakterisierung der spektralen Eigenschaften wurde eine Untersuchung von Reflexion, Transmission und Absorption durchgeführt. Es konnte eine minimale Reflexion bei einer Wellenlänge von 𝜆=560 nm auf einen Reflexionsgrad von R=0,1 % erreicht werden. Die Transmissionseigenschaften von Glas wurden bei einer einseitigen Beschichtung in einem festgelegten Wellenlängenbereich um 3,2°% verbessert und die Absorption konnte im selben Bereich um a= 0,015 gesenkt werden, was etwa der Hälfte des Ausgangswertes entspricht.
  • In this work, antireflection coatings made of alumina and titania (Al2O3/TiO2)-nanolaminates were fabricated by plasma-enhanced atomic layer deposition (PEALD). The ALD-process was adapted to produce thin films with adjustable refractive index and precise thickness control. The tailored nanolaminates were deposited on silicon and glass substrates and characterised regarding to their spectral properties.

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Metadaten
Author:Paul Voigt
Advisor:Ullrich Reinhold, Mario Ziegler
Document Type:Bachelor Thesis
Language:German
Name:Leibniz-Institut für photonische Technologien
Albert-Einstein-Straße 9, 07613 Jena
Date of Publication (online):2018/02/22
Year of first Publication:2017
Publishing Institution:Westsächsische Hochschule Zwickau
Date of final exam:2017/05/16
Tag:antireflexbeschichtung; atomlagenabscheidung; gestützte; nanolaminate; plasma
Page Number:61 Seiten, 30 Abb., 10 Tab., 41 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Physikalische Technik, Informatik
Release Date:2018/02/22