Evaluation of the wet etching properties of several different thin film oxidesgrown by physical vapour deposition was performed in this work. MgO, Al2O3,SiO2, TiO2, HfO2 ZrO2 and Y2O3 were coated on two types of substrates; Si andborosilicate glass and etching tests were performed in different etchingsolutions. MgF2 thin films have also been evaluated. Important aspects of the choice of the thin films was taken into account in orderto match to good optical properties such as refractive index (n), extinction coefficient (k) and optical thickness (TP) as well as good chemical properties in the wet etching process. A description is made of the physics of optical filters and how a combination of different oxides stacked onto each other can create interference filters. A description of the manufacturing process of the thin films where physical vapour deposition (PVD) was used is presented. Thermal shift of the optical spectra caused by porous coatings was investigated and analyses of the thin films by ellipsometry, surface profilometry and transmission spectrophotometry have been performed. The wet etching properties were evaluated by monitoring the transmission insituon transparent borosilicate glass substrates. A method of how to measure the wet etching rate for different thin films is described. A computer software was used to calculate the Pourbaix diagrams in order to understand the chemical behaviour of the etching solutions. The pH can have a significant impact on the etching behaviour. In case of TiO2, it can be dissolved in an alkaline solution of H2O2. The catalytically process behind this is evaluated. Etching rate for both Y2O3 andSiO2 were matched by adjusting the etchant concentration as a case example. The group IVB oxides are difficult to etch. The catalytic etching of TiO2 with peroxide is slow but detectable. Al2O3, Y2O3 and MgO are reasonably easy to etch but have too low refractive indices to be useful in multilayer optical filters. The In-situ etching instrument was found to be very useful for measuring etching rates. / Utvärdering av våtkemiska egenskaper för flera olika oxidtunnfilmer utfördes idetta arbete på tunnfilmer av MgO, Al2O3, SiO2, TiO2, HfO2 ZrO2 and Y2O3 vakuumdeponerade på både kiselwafers och borosilikatglas. Etstester gjordes med ett flertal etslösningar. Även MgF2-tunnfilmer utvärderades. Både optiska och kemiska egenskaper togs i beaktande vid utvärderingen av tunnfilmerna. De optiska lagar som gäller för tunnfilmer redovisas, bl a hur kombinationer av olika oxider kan skapa interferrensfilter. En beskrivning av tillverkningsprocessen varvid PVD användes presenteras. Termiskt skift av det optiska transmissionsspektrat orsakat av porositet undersöktes. Analyser av tunnfilmerna med ellipsometri, profilometri och transmissions spektroskopi utfördes. Våtetsningsegenskaperna utvärderades genom att mäta in-situ vid etsprocessen på transparenta borosilikatglassubstrat. Metoden för att mäta etshastigheten för olika oxider är beskriven. Datorberäkningar av pourbaixdiagram användes för att skapa en förståelse av de kemiska egenskaperna för etslösningarna. Etsegenskaperna påverkas till stordel av lösningens pH. TiO2 kan etsas i basisk lösning av peroxid. Denna process utvärderades, likaså utvärderades etshasigheten för Y2O3 och SiO2 för att erhålla matchande par avoxider som en fallstudie. Grupp IVB oxiderna är mycket svåra att etsa. Katalytisk etsning av TiO2 med peroxid är detekterbar men långsam. Al2O3, Y2O3 och MgO är förhållandevis enkla att etsa men har för låga brytningsindex för att var praktiskt använbara i optiska multilagerfilter. In-situ etsinstrumentet befanns vara ett utmärkt verktyg för att mäta etshastigheten för tunnfilmer.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:hj-13988 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Edström, Curt |
| Publisher | Tekniska Högskolan, Högskolan i Jönköping, JTH, Kemiteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/masterThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0021 seconds