Ion assisted deposition with low-energy ions for applications in modern optics
Description
Main objective of this work is the development of ion assisted deposition processes without additional substrate heating for applications in precision and laser optics. New low-energy ion sources with ion energies below 100 eV were employed for the research work. Starting point of the process development are basic investigations on the ion assisted evaporation of fluoride and oxide thin film materials. The optimisation of the coating processes is primary done with the help of optical characterisation methods (spectral photometry, laser calorimetry, measurement of the total scattering). For the fluoride materials it has been possible to minimise the preferential sputtering effects, which are combined with absorptive losses caused by stoichiometric degradation, using low-energy xenon ions. The properties of ion assisted oxide films can be scaled with the deposited ion energy per condensing thin film molecule. The refraction index and the packing density increase with this energy, simultaneously the absorption of the thin film is reduced and the absorption edge comes close to the corresponding bulk value. Compared to conventionally deposited films the packing density is increased and the absorption, the water content and the scattering is reduced. The extinction coefficients at a wavelength of 532 nm lie below 5.10-5. The results of the investigations on single films are employed for the production of wideband antireflective coatings. Coatings on PMMA can be realised by a process adaptation with UV-absorbing films. A further focal point are antireflective coatings on alkali halides optics for high-power CO2-lasers. Ion assisted deposition of NaF-films at extremely low ion energies (Eion∼5 eV) qualifies antireflective coatings with minimal absorption (α∼1.5 cm-1), high short-pulse damage threshold (50%-LIDT∼60J/cm2) and improved degradational stability
Availability note (English)
Available from: http://edok01.tib.uni-hannover.de/edoks/e002/265541301.pdfAbstract (German)
Hauptzielsetzung dieser Arbeit ist die Entwicklung von ionengestuetzten Depositionsverfahren ohne zusaetzliche Substratheizung fuer Anwendungen in der Gebrauchs-, Praezisions- und Laseroptik. Dazu wurden neuentwickelte Ionenquellen eingesetzt, die Ionen im Energiebereich bis 100 eV erzeugen. Ausgangspunkt fuer die Prozessentwicklung sind grundlegende Arbeiten zum ionengestuetzten Verdampfen von fluoridischen und oxidischen Schichtmaterialien. Die Optimierung der Beschichtungsprozessserien wird in erster Linie mit Hilfe von optischen Charakterisierungsmethoden (Spektralphotometrie, Laserkalorimetrie, Streulichtmessung) durchgefuehrt. Bei den Fluoriden werden Preferential Sputtering-Effekte, die mit Absorptionsverlusten infolge von Fehlstoechiometrien verbunden sind, durch Verwendung niederenergetischer Xenon-Ionen deutlich minimiert. Die Eigenschaften ionengestuetzter Oxidschichten koennen mit Hilfe des Energieeintrags der Ionen pro kondensierendem Schichtteilchen skaliert werden. Der Brechungsindex und die Packungsdichte der untersuchten Oxidmaterialien steigt mit diesem Energieeintrag, gleichzeitig wird die Schichtabsorption reduziert und die Bandkante naehert sich der des Festkoerpers an. Im Vergleich zu konventionell hergestellten Schichten wird die Packungsdichte erhoeht, die Absorption, der Wassergehalt und das Streulicht reduziert. Die Extinktionskoeffizienten bei der Wellenlaenge 532 nm liegen unterhalb von 5.10-5.Die Ergebnisse der Einzelschichtuntersuchungen werden fuer die Herstellung von Breitbandantireflex-Beschichtungen verwendet. Eine Prozessanpassung fuer die Beschichtung von PMMA kann durch Einsatz von UV-Absorberschichten realisiert werden. Weiterer Schwerpunkt ist die Verguetung von Alkalihalogenidoptiken fuer CO2-Hochleistungslaser. Durch die ionengestuetzte Deposition von NaF-Schichten mit extremniedrigen Ionenenergien (EIon∼5 eV) werden Antireflex-Beschichtungen mit minimalen Absorptionswerten (α∼1.5 cm-1), hoher Kurzpulszerstoerschwelle (50%-LIDT∼60 J/cm2) und verbesserter Degradationsbestaendigkeit hergestelltAdditional details
Additional titles
- Original title (German)
- Ionengestuetzte Beschichtungen mit niederenergetischen Ionen fuer Anwendungen in der modernen Optik
Identifiers
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 127 p.
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 33020890
- Subject category
- S75: CONDENSED MATTER PHYSICS, SUPERCONDUCTIVITY AND SUPERFLUIDITY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis, Non-conventional Literature
- Descriptors DEI
- ABSORPTION SPECTRA; ENERGY BEAM DEPOSITION; ENERGY DEPENDENCE; EV RANGE 10-100; EVAPORATION; FLUORIDES; ION BEAMS; ION COLLISIONS; OPTIMIZATION; OXIDES; PMMA; REFRACTIVE INDEX; THIN FILMS
- Descriptors DEC
- BEAMS; CHALCOGENIDES; COLLISIONS; DEPOSITION; ENERGY RANGE; ESTERS; EV RANGE; FILMS; FLUORINE COMPOUNDS; HALIDES; HALOGEN COMPOUNDS; OPTICAL PROPERTIES; ORGANIC COMPOUNDS; ORGANIC POLYMERS; OXYGEN COMPOUNDS; PHASE TRANSFORMATIONS; PHYSICAL PROPERTIES; POLYACRYLATES; POLYMERS; POLYVINYLS; SPECTRA; SURFACE COATING