HyPo - Anwendung von Hybriden Materialien zur Spektralbereichserweiterung in optischen Anwendungen; Teilvorhaben: Anlagentechnik für hochpräzise Magnetron-Abscheideprozesse

Abstract

Das Ziel des Gesamtprojektes war es, neue Materialklassen auf Basis von Hybridmaterialien zu realisieren, deren fundamentale optische Eigenschaften gegenüber bisherigen Materialien verbessert sind. Die Verwendung dieser neuartigen Materialklassen stellt sehr hohe Anforderungen an die Abscheidetechnologie, da Strukturdicken im Sub-Nanometerbereich gefordert sind, die um ca. 1-2 Größenordnungen unter den bisher üblichen Werten liegen. Gleichzeitig sind die wirtschaftlichen Anforderungen an den Herstellungsprozess zu beachten. Für die VON ARDENNE GmbH bestand das Ziel des Teilvorhabens darin, technische Lösungen zu entwickeln und durch die technische Adaption einer bei einem Projektpartner im Aufbau begriffenen Fertigungsanlage mit Magnetronsputter-Technologie sowie Implementierung einer geeigneten Prozesssteuerung bzw. -führung die Herstellbarkeit solcher neuartigen Hybridmaterialien für verschiedene Materialkombinationen zu ermöglichen und zu demonstrieren. Im Rahmen der Arbeiten konnten Lösungsvarianten für optimale Prozessroutinen zur Abscheidung von Einzelschichten und Wechselschichten verschiedener Materialkombinationen entwickelt werden. Die Modifikationen konnten an Modellsystemen getestet werden. So wurde ein aus 80 Schichten bestehendes Hybridmaterial mit Nb2O5 und SiO2 zugrunde gelegt und Prozessfenster für Plasmaquellen-Leistung, Prozessdruck und Drehzahl bestimmt werden, bei denen sich gezielt Schichtdicken im Nanometer-Bereich erzeugen lassen. Mit TiO2 wurde ein weiteres, optisch hochbrechendes Schichtmaterial erfolgreich getestet. Datei-Upload durch TIB The aim of the overall project was to realize new material classes based on hybrid materials whose fundamental optical properties are improved compared to previous materials. The use of these new classes of materials places very high demands on the deposition technology, as structure thicknesses in the sub-nanometer range are required that are approx. 1-2 orders of magnitude lower than the usual values to date. At the same time, the economic requirements for the manufacturing process must be taken into account. For VON ARDENNE GmbH, the aim of the sub-project was to develop technical solutions and to enable and demonstrate the manufacturability of such novel hybrid materials for various material combinations by technically adapting a production system with magnetron sputtering technology that is currently being set up by a project partner and implementing suitable process control and management. As part of the work, solution variants for optimal process routines for the deposition of single layers and alternating layers of different material combinations were developed. The modifications were tested on model systems. A hybrid material consisting of 80 layers with Nb2O5 and SiO2 was used as a basis and process windows for plasma source power, process pressure and speed were determined, at which layer thicknesses in the nanometer range can be generated in a targeted manner. A further, optically highly refractive coating material, TiO2, was successfully tested.