RU | ENG
RU | ENG
Кнопка поиска

Плазменная обработка поверхности материалов для задач фотоники

 /   /   / 
Плазменная обработка поверхности материалов для задач фотоники
Дата публикации:   9 сентября 2022

Плазменная обработка поверхности материалов для задач фотоники

Автор:  Сидорова С.В., Моисеев К.М., Васильев Д.Д., Назаренко М.В., Михайлова И.В.

Плазменная обработка поверхности материалов для задач фотоники

Введение


К возникновению фотоники как отдельной промышленной отрасли и научному направлению, привело развитие лазерной техники. Эксперты связывают с ней возможности решения многих проблем, стоящих перед человечеством в области информационного обеспечения, промышленного производства, энергетики, здравоохранения, охраны окружающей среды, обеспечения безопасности [1].


Еще в 60–80-е годы прошлого столетия фотоника выделилась в отдельную область науки благодаря новым изобретениями: лазером, лазерным диодом, оптоволокном и оптическим усилителем на оптоволокне. В последние годы фотоника проникла уже во все сферы нашей жизни. Сейчас это направление науки охватывает широкий спектр оптических, электрооптических и оптоэлектронных устройств, а также их разнообразных применений. Основные области исследований фотоники включают волоконную и интегральную оптику, в том числе нелинейную, физику и технологию полупроводниковых соединений, полупроводниковые лазеры, оптоэлектронные устройства, высокоскоростные электронные устройства [2, 3]. Существенно усилилась связь фотоники с квантовой оптикой и квантовыми вычислениями.


Для всех перечисленных областей применения важно сохранение структуры используемого материала и качества его поверхности, так как необходимо достигать минимума оптических потерь в приборах и устройствах. Предельные характеристики оптических потерь материалов, используемых для задач фотоники, могут быть установлены, если принимать во внимание потери на собственное поглощение и рассеяние материала. Значительные потери возникают при загрязнениях материалов примесями, а также при наличии на поверхности контакта загрязнений и микронеровностей. Наличие микронеровностей на границе раздела слоев в приборах влечет за собой двойное лучепреломление света и несобственные оптические потери [3].


Для удаления загрязнений и микронеровностей с поверхности материала помимо классической механической и химической обработки все чаще применяют и плазменную обработку в вакууме. Следует отметить, что плазменная обработка поверхности модифицирует свойства поверхности без изменения свойств самого материала, что важно для материалов оптического и оптоэлектронного назначения.
С помощью плазменной обработки можно влиять на смачиваемость поверхности – создать гидрофобную, гидрофильную поверхность, т. е. поверхность с необходимыми свойствами. Такие процессы возможны в результате формирования поверхностного слоя с определенными химическими свойствами.


От параметров процесса плазменной обработки зависит степень и уровень модификации поверхности материала. В плазме можно проводить как очистку и травление (удаление загрязнений и снятие слоев материала), так и осаждение (нанесение материала), активацию поверхности (создание активных центров на поверхности металлов для последующей обработки).


Следует отметить развитие фотоники в сторону волновой оптики, где используется широкий спектр полимерных материалов. Так, в процессе изготовления волновода три оптических слоя – нижняя оболочка, сердцевина и верхняя оболочка изготавливаются на подложках путем последовательного наращивания. Каждый оптический слой проходит через последующие циклы нанесения покрытия, визуализации и отверждения. В результате полимерные схемы трассировки с более высоким индексом (оптические сердечники) полностью окружены оптическим материалом с более низким индексом (оптическая оболочка) [4, 5].


Важно сохранять ровную поверхность полимеров от слоя к слою. Будет целесообразно провести дополнительную обработку между слоями для достижения требуемой модификации поверхности и подготовки к нанесению следующего слоя для улучшения адгезионных качеств.
В статье проведена оценка влияния плазменной обработки на стеклянные подложки материалы, используемые при изготовлении изделий фотоники.

Заключение

Проведенные эксперименты по влиянию параметров плазменной обработки показывают, что обработка сама по себе является эффективным инструментом очистки и управления свойствами поверхностей диэлектрических материалов, используемых в изделиях фотоники. При этом можно отметить, что в некоторых случаях можно достичь сходных результатов при меньшей мощности, но более длительном времени обработки, но при условии, что величина мощности выше определенного порогового значения.

Поиск оптимальных параметров обработки практически всегда осуществляется экспериментальным путем, а приведенные в этой и других статьях данные можно рассматривать для определения начальных точек или границ диапазонов варьирования. Установки плазменной обработки MPC производства компании GNtech позволяют варьировать технологические параметры процесса в широких диапазонах, и обеспечивают возможность сохранять экспериментально подобранные сочетания таких параметров в виде рецептов (до 50 шт.), что делает их удобным инструментом как для научных исследований, так и для серийного производства.

Ознакомиться с полным текстом статьи можно на официальном сайте журнала или отправив нам запрос! Мы с радостью поделимся статьей с Вами!


Опубликовано в журнале (ах):  Фотоника том 16 №4 2022