It-teknoloġija tal-Ion beam sputtering (IBS) avvanzat b'mod qawwi l-ottika tal-lejżer UV matul l-aħħar 25 sena minħabba l-kapaċità tagħha li tiddepożita films ottiċi ta 'kwalità għolja għal applikazzjonijiet tal-laser ultravjola (UV) (ara Figura 1). Ottiċi ta 'kwalità għolja jimmanipulaw u jidderieġu r-raġġ tal-lejżer u huma kritiċi għall-prestazzjoni u l-ħajja tal-lejżer. Applikazzjonijiet bijomediċi, semikondutturi, micromachining u laser UV oħra jkomplu jikbru grazzi għat-teknoloġija IBS.
Filwaqt li l-films ottiċi UV jiffaċċjaw ħafna sfidi, il-miġja tat-teknoloġija IBS għamlitha possibbli li jiġu depożitati films ottiċi UV ta 'kwalità għolja.
Nilħqu l-Isfidi tal-Ottika tal-Laser UV
L-isfidi li jiffaċċjaw l-ottika tal-lejżer UV huma doppji: titjib tal-assorbiment, li jnaqqas il-qawwa tal-lejżer, u titjib tat-tifrix, li jnaqqas l-intensità tal-lejżer. Films ottiċi jistgħu jiġu mħassra aktar jekk l-istress tal-film, l-istojkjometrija jew id-densità tal-film ma jiġux ottimizzati. Il-kisi huwa l-iktar rabta dgħajfa, u l-kisi ottiku jiġi ottimizzat jekk isir titjib fil-passi ewlenin tal-ipproċessar bħad-disinn tal-kisi ottiku, it-tindif tas-sottostrat, id-depożizzjoni u l-ipproċessar ta 'wara d-depożizzjoni.
Ir-riċerka tagħna tiffoka fuq diversi aspetti tal-produzzjoni tal-kisi ottiku, inkluż l-għażla tal-mira, il-pressjoni tal-ossiġnu, l-enerġija sputtering u l-ħin tal-ittemprar, bil-għan li tittejjeb il-kwalità tal-kisi ottiku għal sistemi IBS (ara Figura 2) [1]. L-effetti ta 'kundizzjonijiet ta' proċess differenti u ttemprar ta 'wara d-depożizzjoni fuq films irqaq ottiċi HfO2 u SiO2 ġew investigati f'dawn l-aħħar snin. Il-parametri analizzati jinkludu:
-Effett ta 'miri metalliċi u dielettriċi sputtering fuq proprjetajiet UV;
-Effett ta 'pressjoni parzjali ta' l-ossiġnu (O2) fuq l-istojkjometrija u l-proprjetajiet tal-film;
-L-effett tas-sorsi assistiti mill-joni u l-enerġija tar-raġġ fuq il-proprjetajiet tal-film u d-depożizzjoni;
-L-effett ta 'l-ittemprar fuq il-propjetajiet ta' l-istikjometrija, l-istress u l-film.
Dan il-proġett f'Veco jiffoka fuq kisjiet ottiċi f'lasers Nd:YAG. Films ossidu jistgħu jiġu sputtered minn ossidu jew miri tal-metall. [2] Il-miri tal-metall għandhom assorbiment aktar baxx iżda rati ogħla ta' sputtering. Rata ogħla ta 'sputtering se ttejjeb l-effiċjenza tal-kisi sakemm parametri oħra tal-film ikunu sodisfatti. Meta tiddepożita films irqaq HfO2, il-pressjoni parzjali ta 'O2 hija parametru tal-proċess kruċjali, u jekk il-pressjoni parzjali O2 ma tissodisfax ir-rekwiżiti, il-films huma suxxettibbli għal difetti strutturali. B'mod partikolari, defiċjenza ta 'ossiġnu tipproduċi stati elettroniċi sub-bandgap li jinduċu ħsara tal-lejżer lill-komponenti ottiċi. Films inekwilibriju HfO2 b'kontenut baxx ta 'ossiġnu huma assorbenti ħafna u opaki, u ma jistgħux jissodisfaw ir-rekwiżiti tal-ottika tal-lejżer UV.
Enerġija tar-raġġ tal-joni u ttemprar
L-enerġija tar-raġġ tal-joni hija element ieħor tal-proċess kritiku. Meta l-kisi tal-films SiO2, it-tnaqqis tal-enerġija tar-raġġ tal-jone inaqqas l-assorbiment tal-film SiO2, u b'hekk ittejjeb il-prestazzjoni tas-sistema tal-laser. Madankollu, dan jiġi bi spiża. Filwaqt li tbaxxi l-enerġija tar-raġġ tal-joni ttejjeb il-kwalità tal-film, tnaqqas ukoll ir-rata ta 'depożizzjoni, li taffettwa l-produttività. Fil-proċess SiO2, l-użu ta 'raġġ awżiljarju jgħin biex tiżdied ir-rata ta' trasferiment.
Għal films HfO2, ir-reżistenza għall-ħsara tal-lejżer tonqos maż-żieda fl-enerġija tar-raġġ awżiljarju. Ovvjament, l-ottimizzazzjoni tal-enerġija sputtering għandha rwol kruċjali fil-kwalità tal-film.
It-ttemprar għandu wkoll rwol ewlieni fil-kwalità tal-film, peress li huwa pass kritiku biex jinkiseb l-inqas telf u l-ogħla reżistenza għall-ħsara tal-lejżer. Matul il-proċess ta 'sputtering, il-films depożitati huma soġġetti għal tensjonijiet kompressivi u difetti minħabba depożizzjoni ta' enerġija għolja. It-ttemprar jgħin biex jirrilaxxa t-tensjoni u jelimina bonds dangling maħluqa matul il-proċess ta 'sputtering.
Il-proċess ta 'ttemprar ukoll ibiddel xi ftit il-proporzjon stojkjometriku tal-film. Idealment, it-ttemprar għandu jnaqqas l-istress tal-film u jirriżulta fi proprjetajiet ottiċi ottimali. Ir-riċerka ta 'Veeco wriet li l-ittemprar jista' jtejjeb il-proprjetajiet ta 'films depożitati, iżda l-ittemprar għal żmien twil wisq jew f'temperatura għolja wisq jista' wkoll ikun ta 'detriment. Meta l-kundizzjonijiet ta 'ttemprar ma jkunux xierqa, il-ħruxija tal-interface tiżdied u l-film jista' jikkristallizza. In-numru ta 'saffi u l-kompożizzjoni ta' films ottiċi jistgħu jvarjaw għal applikazzjonijiet differenti tal-lejżer UV, għalhekk il-ħin tat-ttemprar għandu jiġi ottimizzat għal kull saff.
