Ionenstrahlgestützte Strukturierung und Glättung

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Glättung und Planarisierung von Oberflächen

Bild (1) Verfahrensprinzip Ionenstrahldirektglättung
Bild (2) Verfahrensprinzip Ionenstrahlplanarisierung
Bild (3) Mehrschrittplanarisierung von Einkorn-Diamant-gedrehten Oberflächen

Deterministische Ionenstrahl-Endbearbeitungstechnologien sind mittlerweile in der Optikfertigung, z. B. bei der Formkorrektur und Formgebung von Hochleistungsoptiken, etabliert. Zusätzlich bieten Ionenstrahlen, basierend auf verschiedenen atomistischen Mechanismen die im hochfrequenten Ortsbereich wirken, auch die Möglichkeit der Glättung von Mikro- und Nanometerstrukturen (Rauheit). Dazu werden niederenergetische Ionenstrahltechniken (Ionenenergie ≤ 2 keV) untersucht und entwickelt, um mikroskopische Oberflächenrauheiten im Ortswellenlängenbereich von einigen 10 Nanometer bis zu einigen 10 Mikrometern zu reduzieren und ultra-glatte Oberflächen mit RMS-Rauheitswerten < 0.2 nm zu erreichen. Insbesondere werden dazu die Prozesse der Ionenstrahldirektglättung und die Glättung durch Planarisierung oder die Verwendung von Opferschichten verfolgt.

Verfahrensvarianten:

  • Ionenstrahldirektglättung
    Ausnutzung von atomistischen Relaxationsprozessen

  • Ionenstrahlplanarisierung
    Glättung durch Opferschicht und deren Übertrag in das Material

 

 

Ausgewählte Publikationen

  • Y. Li, H. Takino, F. Frost,
    Ion beam planarization of diamond turned surfaces with various roughness profiles,
    Opt. Express 25 (2017) 7828-7838
    doi: 10.1364/OE.25.007828

  • Y. Li, H. Takino, F. Frost,
    Characteristics of diamond turned NiP smoothed with ion beam planarization technique,
    J. Europ. Opt. Soc. - Rapid Publications 13 (2017) 27
    doi: 10.1186/s41476-017-0057-5

  • F. Frost, R. Fechner, B. Ziberi, J. Völlner, D. Flamm, A. Schindler,
    Large area smoothing of surfaces by ion bombardment: fundamentals and applications,
    J. Phys.: Condens. Matter 21 (2009) 224026
    doi: 10.1088/0953-8984/21/22/224026