태원 과학

http://itasco.com/winko.php?code=reference&v=&category=&page=2&keyfield=&key=

광학 코팅용 Al2O3(Aluminum Oxide)

광학 코팅용 Al2O3(Aluminum Oxide)

*개요
Al2O3는 UV(<300nm)에서 IR(~5um)범위 내에서 코팅용으로 사용되는 중간 굴절률과 낮은 흡수력을 지닌 물질이다.
Al2O3는 보편적으로 near-UV laser AR과 유전체 미러 디자인에 사용된다.
Al2O3는 UV 레이저 용도용으로 높은 손실 thresholds와 함께 다층막 구조 형성을 위해 SiO2막과 함께 결합하여 사용된다.

*박막 특징
완전히 산화된 Al2O3막은 300nm이하에서 최소 5um범위 이상이면 흡수가 일어나지 않는다.
증착동안 약간의 분해로 인해 산소 손실이 발생한다.
Al2O3는 유리, 대부분의 다른 산화물들, 몇몇의 중합체들 그리고 알루미늄과 은같은 금속들에 대해 흡착력이 좋다.
막들은 결정질의 미세구조와 낮은 충진 밀도와 습한 공기 중에 노출되었을 때 나타나는 굴절률의 변화가 나타난다.
수분이 흡수되면 습기 침투가 완전해진 후에 균일한 형상에 도달하여 일련의 변색들이 나타나는 것으로 알 수 있다.
낮은 에너지 증착, 낮은 기판 온도 혹은 과도한 주변 압력 증착 상태하에서는 이 불안정한 효과가 더욱 커진다.
고에너지 증착 기술과 높은 기판 온도가 미세구조의 충진밀도를 증가시켜 공극부피(void volume)를 감소시켜주기 때문에 굴절률은 두 가지 변수에 따라 반응한다.
대기 중에서 증착 후에 구우면 굴절률을 높일 수 있다.

*굴절률
굴절률은 산화 정도, 기판 온도와 만들어진 막의 밀도에 따라 변화된다.
예를 들어, 300℃ 기판위에서 550nm에서 굴절률 1.63을 나타내며 기타 대략적인 값들은 아래 그래프에서 점으로 표시하였다.
SiO2를 이용한 증착보다 Al2O3를 이용한 증착에서 더 적은 분리가 발생하기 때문에 Al2O3의 흡수가 낮은 막을 얻기 위해서는 주변에 그다지 많은 산소가 필요하지 않다.

REFRACTIVE INDEX FOR ALUMINUM OXIDE

(note scale discontinuity)

*물질 경향
전자빔을 상부 표면에 천천히 훑은 후 뜨거워서 흰색이 될때까지 가열 후 녹이는 것이 가장 바람직한 필수 조건이다.
구멍이 생기는 것을 피하고 색이 어두워지면 다시 충진해야 한다.

*증착 변수
증착 온도		~2100℃
물질 용기		E-beam용 liner 필요 없음. 전자빔은 swept되어야만한다.
증착 속도		2-5Å/sec.
산소의 부분압력		1 x 10-5 Torr.
기판 온도		200℃ 에서 300℃

*고체 Al2O3물질의 물리적 특징
분자 무게		101.96
녹는점		2020℃
색		투명한 것부터 흰색까지(품목설명참조)
결정 밀도		3.97g/cc
*가능한 형태와 크기
Item No.	순도	Description
A-1230	99.99%	2-12mm pieces(clear, single-crystal sapphire)
A-1220	99.99%	1.5-3mm pieces, clear, single-crystal sapphire
A-1121	99.80%	3-12mm pieces(highly sintered, opaque)
A-1217	99.80%	1-3mm pieces(highly sintered, opaque)

*응용
300nm의 파장 하에서 Al2O3의 낮은 흡수력때문에 Al2O3막은 UV 레이져 사용에 쓰이는 Silicon dioxide(n=1.48)과 함께 다층막으로 결합할 수 있다.
흡착력이 있는 코팅물들은 낮은 온도의 기판에서 증착될 수 있다.
얇은 Al2O3막들은 때때로 다른 두 물질들 사이의 흡착력을 높이는데 유용하다.
초기 결정형 사파이어 형태와는 달리 Al2O3막들은 절대로 결정 사파이어와 동일한 밀도, 경도 혹은 수분 불투수성(water impermeability)을 얻을 수 없다.