DD211778A1 - Nivellierung lateraler dichteschwankungen in oxidschichten oder- schichtsystemen - Google Patents

Abstract

Das Verfahren zur Einebnung lateraler Dichteschwankungen in Oxidschichten oder -schichtsystemen ist insbesondere anwendbar bei der Herstellung von Laserspiegeln. Ziel der Erfindung ist die Abloesung der sehr aufwendigen UHV-Technik. Die Aufgabe, mit geringem Aufwand die chemische Reaktion mit Wasserdampf derart einzuebnen, dass ihre Existenz im technischen Hochvakuum zugelassen werden kann, wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass die zu beschichtende Oberflaeche eine erste Schicht enthaelt, die entweder stark hydrophob oder stark hydrophil ist, so dass bei den folgenden Schichten eine gleichmaessig duenne Wasserhaut fuer eine lateral homogene chemische Reaktion sorgt.

Description

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Titel: Nivellierung lateraler Dichteschwankungen in Oxidschichten oder -Schichtsystemen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einebnung (Nivellierung) lateraler Dichteschwankungen von reaktiv aufgedampften Schichten oder Schichtsystemen aus Oxiden oder Oxidgemischen. Sie ist insbesondere anwendbar bei der Herstellung von Laserspiegeln.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Herstellung von Oxidschichten oder Oxidmischschichten für optische Zwecke bedient man sich vorrangig der einfachen und billigen Hochvakuumverdampfungstechnik. Da die benötigten Oxide bis auf wenige Ausnahmen bei der Verdampfung im Hochvakuum thermisch disproportionieren, verdampft man die stabileren Suboxide und erzwingt deren vollständige Oxidation einerseits durch einen Sauerstoffeinlaß in den Rezipienten wahrend der Verdampfung und andererseits durch eine entsprechende thermische Nachbehandlung (Tempern).

Dabei muß man berücksichtigen, daß bei einer im technischen

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Hochvakuum (ca. IO bis 10 pa) geführten Reaktion als weiterer Reaktionspartner aer Wasserdampf beteiligt ist, der oft über 90 % des Enddruckes einer solchen Hochvakuurabedampfungsanlage stellt. Dieser Wasserdampf bildet mit den meisten Oxiden Hydroxide, deren Häufigkeit von der Aufenthaltsdichte der Wassermoleküle an der Oberfläche abhängt. Da nun das Wassermolekül ein Dipol ist, hängt die Flächenkonzentration der Wa ssermoleküle von ds,- Defektdichte an der Oberfläche ab und dadurch verläuft die chemische Reaktion mit dem Wasserdampf Ia-

teral verschieden. Da aber die Wassermoleküle an der Oberfläche eine wesentlich größere Aufenthaltswahrscheinlichkeit besitzen als die Sauerstoffmoleküle, setzt sich die Reaktion mit dem Wasser dominant durch und führt zu lateral verschieden dicht gepackten Oxidschichten. Diese lateralen Dichteschwankungen verursachen laterale Brechzahlschvvankungen, die wie ein statistisches Phasengitter wirken. Solche Oxidschichten sind für leistungsfähige Laserspiegel ungeeignet, da sie zu starke Verluste erzeugen. Zur Vermeidung dieses unerwünschten Effektes wendet man daher die sehr aufwendige UHV-Technik an, die bekanntlich zu wasserdampf freiem Hochvakuum führt.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung verfolgt das Ziel, bei der Herstellung von Oxidschichten für optische Zwecke die sehr aufwendige UHV-Technik überflüssig zu machen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem Aufwand die chemische Reaktion mit Wasserdampf derart einzuebnen, daß ihre Existenz im technischen Hochvakuum (10" - 10" pa) zugelassen werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die zu beschichtende Oberfläche eine erste Schicht erhält, die entweder stark hydrophob oder stark hydrophil ist, so daß bei den folgenden Schichten eine gleichmäßig dünne Wasserhaut für eine lateral homogene chemische Reaktion sorgt.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll ara Beispiel eines Laserspiegelsysteras mit einer Gesaratreflexion von nahe 100 % für die Wellenlänge 633 nm erläutert werden. Der Spiegel wird durch ein an sich bekanntes Schichtsystem erzeugt, das aus 21 Schichten der optischen Dicke von jeweils einem Viertel der o. a. Wellenlänge besteht. Die Schichtenfolge ist abwechselnd Titanoxid und Siliziumoxid, mit Titanoxid beginnend und endend. Als Schichtträger kann Glas

oder Quarz Verwendung finden. Die sorgfältig gereinigten zu beschichtenden Oberflächen werden nun in einer an sich bekannten Hochvakuumbedampfungsanlage beschichtet. Dabei wird erfindungsgeraäß eine erste Schicht unter dem optischen System aus reaktiv verdampftem SiO hergestellt, die in einer Silanatmosphäre bei etwa 10 pa aufgedampft wird. Als besonders gut geeignet hat sich das Dimethyldichlorsilan (DDS). Danach erfolgt die reaktive Verdampfung des optischen Systems in an sich bekannter Weise in einer Sauerstoffatmosphäre. Nach erfolgter Beschichtung und Teraperung der Spiegel zeigt eine entsprechende Leistungsmessung am Testlaser, daß die auf diese Weise behandelten Spiegel im Laserbetrieb wesentlich geringere Verluste aufweisen als gleichzeitig beschichtete Spiegelträger, die keiner Hydrophobierung unterzogen wurden.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch

   1. Verfahren zur Einebnung lateraler Dichteschwankungen von reaktiv aufgedampften Schichten oder Schichtsystetnen aus Oxiden oder Oxidgemischen, insbesondere zur Herstellung von Laserspiegeln, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der ablaufenden chemischen Reaktion im Hinblick auf eine laterale homogene Dichteverteilung zwischen Schichtträger und erster optisch wirksamer Schicht eine vorzugsweise aus Siliziumoxid bestehende Unterlagenschicht erzeugt wird und daß die Verfahrenspararaeter zur Erzeugung dieser Schicht extrem hydrophile oder hydrophobe Eigenschaften gewährleisten*
2. 2. Verfahren nach Punkt 1., dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer ersten hydrophoben Unterlagenschicht diese in einer Silanatmosphäre erzeugt wird.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1., dadurch gekennzeichnet, daß zur Er- ~ zeugung einer extrem hydrophilen Unterlagenschicht diese in einer Wasseratmosphäre erzeugt wird.