Contrôle des propriétés des couches optiques par bombardement ionique

La fabrication de revêtements optiques présente de nombreux défis – le contrôle sur les propriétés et la microstructure, l'optimisation pour la fabrication des couches mince de haute qualité, la recherche de nouveaux matériaux. L'évaporation avec l'assistance ionique est une des principales méthodes utilisées pour la fabrication de revêtements optiques et elle répond à ces défis. Elle permet de mieux contrôler, prédire et mettre à l'échelle industrielle de procédé de dépôt en faisant le lien direct et quantitatif entre les énergies des ions incidents et la performance des matériaux déposés. Le présent travail est consacré aux études de l'effet de bombardement ionique sur la microstructure et les propriétés de couches minces optiques de dioxyde de silicium et de dioxyde de titane, qui sont largement utilisés dans les filtres d'interférence optique, tout en utilisant en particulier une source d'ions à l'effet Hall. Ces études incluent l'évaluation systématique des propriétés mécaniques et optiques et de la densité des couches minces en appliquant différentes techniques complémentaires – la microbalance à cristal de quartz, la spectroscopie de la rétrodiffusion de Rutherford, l'ellipsométrie infrarouge spectroscopique à angle variable etc. Différentes approches (l'ellipsométrie spectroscopique et l'ellipsométrie infrarouge, les mesures sur les contraintes mécaniques) ont été utilisées pour évaluer la quantité de l'eau dans les couches minces. Les résultats sur la densité des couches minces et la présence d'eau dans les couches minces obtenus par les différentes techniques concordent bien. On a déterminé les énergies critiques conduisant à des revêtements optiques denses et stables de dioxyde de silicium et de dioxyde de titane – 25 eV/atome et 45 eV/atome, respectivement. En outre, dans ce travail ont été présentés la méthodologie développée pour déterminer la densité de courant d'ions sur la surface de porte-substrat de forme d'un dôme et les résultats des calculs de la distribution de la densité de courant d'ions sur une telle surface en rotation à différentes positions par rapport à la source d'ions. L'analyse proposée peut être utilisée comme un outil efficace pour la construction d'un réacteur industriel et pour l'optimisation appropriée.