Influence of Relevant Gas Pressure on the Properties of Ionplated Ta2O5 Films

Autor: D. Huber, Hans K. Pulker, Stefan Schlichtherle
Rok vydání: 2003
Předmět:
Zdroj: Vakuum in Forschung und Praxis. 15:83-85
ISSN: 1522-2454
0947-076X
Popis: Moderne optische Vielschichtsysteme fordern hohe Schichtstabilitat, geringe mechanische Schichtspannungen und kleinste optische Verluste der sich aufbauenden Einzelschichten. Die gangige industriell genutzte Methode zur Verminderung von mechanischen Schichtspannungen und optischer Rest-Absorption ist eine Warmebehandlung nach dem Beschichtungsvorgang. Ziel dieser Arbeit ist eine deutliche Reduktion der genannten Kenngrosen durch die Variation des Arbeits- als auch Reaktivgas Partialdruckes ohne Warmebehandlung der Substrate nach der Beschichtung. Dafur wurden Tantalpentoxid–Schichten mittels Reaktiven Niedervolt–Hochstrom-Ionenplattieren (RLVIP) auf ungeheizte Kieselglas–Substrate (Suprasil®) aufgebracht. Diese 200 nm dicken Metalloxid–Schichten wurden auf deren optische Eigenschaften (Brechungsindex n und optischer Absorption Koeffizient k) und auch auf deren mechanische Eigenschaften (Dichte ρ und Schichtspannung σ) in Abhangigkeit vom Arbeitsgas-Partialdruck (Ar) und Reaktivgas-Partialdruck (O2) untersucht. Die Experimente zeigten eine deutliche Korrelation zwischen Schichtspannung, Brechungsindex bzw. Dichte der Schicht. Fur niedere Gesamtdrucke wurden hohe Brechungsindizes und hohe intrinsische Schichtspannungen ermittelt. Die Dichte der Schicht, der Brechungsindex und auch die Schichtspannung wurden bei erhohtem Gesamtgasdruck verringert. Die optische Restabsorption zeigte einen direkten Zusammenhang mit dem Sauerstoffpartialdruck. Durch das Zusetzen von mehr Sauerstoff zum Ar/O2 – Gasgemisch konnte die optische Restabsorption drastisch gesenkt werden. Ta2O5 films were deposited onto unheated fused silica substrates (Suprasil®) by reactive low voltage ion plating (RLVIP). From these films of about 200 nm thickness the optical properties (refractive index n and the absorption coefficient k) and also the mechanical properties (density ρ and intrinsic stress σ) were investigated in dependence of the working gas pressure (Ar) and the reactive gas pressure (O2). The experiments show a reasonable correlation between refractive index, density and intrinsic stress of the films. With low total pressure high refractive indices (up to n550=2.25), high compressive film stress and high relative film density were found. However the film density, the refractive index and also the intrinsic stress decreased with films prepared under raising total gas pressure. The optical absorption depends on the amount of oxygen in the gas phase during deposition. By adding more oxygen to the Ar/O2 gas mixture primarily the absorption could clearly be decreased.
Databáze: OpenAIRE
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