Anorganische Multischichtsysteme

... von Optik bis Halbleiter

Metallische Multischichtsysteme werden vielfältig eingesetzt. Sie sind wesentlicher Bestandteil vieler optischer Komponenten (z.B. Linsen, Filter, ...), werden aber auch als Wärmeschutzschichten, zur Verbesserung elektrischer Kontakte, als komplexe Schichtsysteme in Halbleitern oder zur Aufwertung der Optik von Kunststoffen eingesetzt. Sowohl in der Neuentwicklung als auch bei der Qualitätssicherung kann der Einsatz analytischer Techniken sehr sinnvoll sein, wie folgendes Beispiel zeigt:

Optical Laser Components

Ausfall von Laserspiegeln

Spurenverunreinigungen mit großer Wirkung

Die Güte eines dielektrischen Laserspiegels lag nach kurzer Betriebsdauer unterhalb der Herstellerspezifikation. Untersuchungen (z.B. WLI) der Spiegeloberfläche lieferten keine Hinweise auf die Ursache des Ausfalls. Daher wurde eine Kontamination des Glassubstrats oder Verunreinigungen der hierauf abgeschiedenen Metalloxidschichten als Fehlerquelle vermutet. In der Produktion wurden zudem verschiedene potentiell fehlerverursachende Substanzen (z.B. Polituren, organische Kontaminationen, Tenside, ...) identifiziert, so dass ein Screening des Schichtaufbaus mittels ToF-SIMS Tiefenprofilierung sinnvoll erschien. Die ToF-SIMS ist aufgrund des empfindlichen, parallelen Nachweises aller Elemente eine ideale Methode zum Sichten schadhafter Bauteile. Das ToF-SIMS Tiefenprofil des Laserspiegels zeigt, dass der prinzipielle Schichtaufbau des optischen Bauteils (Schichtdicken, Qualität der Grenzschichten) den Spezifikationen entspricht.
Erst bei einer genaueren Prüfung der Spurenelementzusammensetzung der einzelnen Schichten konnten erhöhte Intensitäten von Mg und Al in der ersten HfO-Schicht nachgewiesen werden. Weitere Analysen ergaben, dass diese Elementanreicherung auf Rückstände der zur Bearbeitung des Glassubstrats verwendeten Politur zurückgeführt waren. Diese war durch eine unvollständige Reinigung auf der Glasoberfläche verblieben.

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