Select Page

Ocena jakości warstw optycznych i pomiar ich grubości

Podstawową rolą powłok optycznych jest uzyskanie zadanego przebiegu charakterystyki  transmisji, emisji lub odbicia, w określonym zakresie spektralnym.
Możemy więc podzielić je na:

  • aktywne (np. warstwy stosowane w wyświetlaczach),
  • pasywne.

Dobrym przykładem warstwy pasywnej są powłoki antyrefleksyjne, które zapobiegają odbiciu światła na styku dwóch ośrodków np. powietrza i szkła. O ile pożądamy go w zwierciadłach, tak na przykładzie paneli fotowoltaicznych światło odbite przez ochronną warstwę szkła nie zostanie już zamienione w prąd. Zjawisko to nazywamy stratą optyczną i ma ono istotne znaczenie także we wszelkich urządzeniach zawierających soczewki, np. okularach, lunetach, lornetkach itp. [1]. 

Nowoczesne i efektywne warstwy antyrefleksyjne powinny zatem:

  • być ultracienkie,
  • być możliwie jednolite i pozbawione defektów,
  • spełniać swoje zadanie bez znaczenia na kąt padania światła,
  • mieć zastosowanie dla szerokiego pasma promieniowania.

Wykrywanie i analiza defektów warstw optycznych

Istotnym aspektem wykorzystywania powłok optycznych jest więc ciągła analiza ich parametrów oraz jakości poprzez wykrywanie i analizowanie defektów. To pozwala utrzymać jakość produkcji i ewentualnie usprawniać proces technologiczny. 

Warstwy antyrefleksyjne charakteryzuje się na różne sposoby, aby określić ich jakość i funkcjonalność:

  • własności optyczne bada się za pomocą spektrofotometrii UV-Vis czy spektroskopii elipsometrycznej, 
  • strukturę krystaliczną charakteryzuje się dzięki dyfraktometrii rentgenowskiej, 
  • skład i właściwości chemiczne analizuje się z wykorzystaniem rentgenowskiej spektrometrii fotoelektronów, spektroskopii Ramana czy spektroskopii w podczerwieni.

Jednym z głównych czynników obniżającym sprawność działania powłok optycznych jest występowanie na ich powierzchni różnego rodzaju defektów. Odzwierciedlają one niedoskonałości podłoża i powodują zwiększenie strat optycznych [2]. Ocena jakości powłok pod kątem wyżej wymienionych cech oraz pomiar ich grubości może być dokonany między innymi za pomocą metod spektroskopowych oraz mikroskopu dwuwiązkowego SEM/FIB.

Spektroskopia elipsometryczna bada zmianę polaryzacji fali elektromagnetycznej odbitej od badanego materiału. Umożliwia ona pomiar grubości bardzo cienkich warstw – nawet poniżej 10 nm [3]. Wadą tej metody jest jednak konieczność zastosowania modelu umożliwiającego konwersję uzyskiwanych z pomiaru informacji (stosunek amplitud, różnica faz) na parametry oczekiwane.

Analiza warstw optycznych w Nanores

W naszym laboratorium stosujemy efektywniejszą i szybszą metodę – analizę defektów i grubości warstw optycznych przez wykonanie przekroju próbki (np. soczewki) za pomocą zogniskowanej wiązki jonów FIB. Aby uwidocznić powłoki antyrefleksyjne pod mikroskopem SEM/FIB, musimy jedynie nanieść na badaną próbkę cienką warstwę materiału przewodzącego (np. złota).

Dzięki takiemu zabiegowi możliwe jest obrazowanie i modyfikowanie struktury powłoki w skali mikro i nano. Realizujemy pomiar grubości i jednorodności kolejnych warstw następujących po sobie, w głąb próbki, (obraz poniżej) [4,5]. Ze względu na możliwość bezpośredniego obrazowania, możliwa staje się także analiza konkretnych defektów, których kształt może prowadzić do poznania przyczyny ich powstania [2].

Rozwiązujemy problemy

Jeśli w Państwa firmie ważną rolę odgrywają elementy optyczne z naniesionymi powłokami – zapraszamy do kontaktu. Nasz zespół inżynierów chętnie doradzi i zaproponuje możliwe usprawnienia z wykorzystaniem mikroskopów SEM/FIB.  

Źródła:
[1] Keshavarz Hedayati, Mehdi, and Mady Elbahri. „Antireflective coatings: Conventional stacking layers and ultrathin plasmonic metasurfaces, a mini-review.” Materials 9.6 (2016): 497.
[2] Cheng, X., & Wang, Z. (2014). Defect-related properties of optical coatings. Advanced Optical Technologies, 3(1), 65-90.
[3] https://www.horiba.com/en_en/spectroscopic-ellipsometry/
[4] Yeoh, T. S., Chaney, J. A., Leung, M. S., Ives, N. A., Feinberg, Z. D., Ho, J. G., & Wen, J. (2007). Three-dimensional failure analysis of high power semiconductor laser diodes operated in vacuum. Journal of Applied Physics, 102(12), 123104.
[5] Reddy, K. C. S., Karthik, D., Bhanupriya, D., Ganesh, K., Ramakrishna, M., & Sakthivel, S. (2018). Broad band antireflective coatings using novel in-situ synthesis of hollow MgF2 nanoparticles. Solar Energy Materials and Solar Cells, 176, 259-265.

Interesuje Cię nanotechnologia?

Zapisz się do newslettera!

Chętnie dzielimy się wiedzą

Zapisz się na cykl bezpłatnych webinarów poświęconych nanotechnologii i mikroskopii!

Wyrażam zgodę na otrzymywanie newslettera i informacji handlowych od Nanores Sp. z o. o. Sp. k. Zgoda jest dobrowolna. Mam prawo cofnąć zgodę w każdym czasie (dane przetwarzane są do czasu cofnięcia zgody). Mam prawo dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania, prawo sprzeciwu, prawo wniesienia skargi do organu nadzorczego lub przeniesienia danych. Administratorem jest Nanores Sp. z o. o. Sp. k. z siedzibą we Wrocławiu, ul. Bierutowska 57-59.

Nanores to nowoczesne, prywatne oraz niezależne laboratorium badawczo-rozwojowe.

6 lat doświadczenia 

To czas, który poświęciliśmy na ciągły rozwój naszej kadry naukowej oraz zaplecza technologicznego. Nasz zespół składa się obecnie z ponad trzydziestu specjalistów branży nanotechnologicznej, elektroniki, mechaniki, inżynierii materiałowej, informatyki, chemii i biznesu.

Zapytaj i Sprawdź nas

Sprawdź czy kwalifikujesz się na  bezpłatny dzień testowy w naszym laboratorium! 

Zadzwoń

+48 694 724 755

Twoje dane przetworzymy na potrzeby przesłania oferty i nie będziemy ich udostępniać. W każdej chwili możesz zażądać ich usunięcia.

Laboratorium

Nanores Sp. z o. o. Sp. k.
ul. Bierutowska 57-59
51-317 Wrocław

Kontakt handlowy

Magdalena Kołda
+48 694 724 755
magdalena.kolda@nanores.pl