Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3739
Arens-Fischer, Rüdiger
Charakterisierung und Optimierung der Materialeigenschaften von porösem Silicium für aktive und passive optische Bauelemente
150 S., 2000
In der vorliegenden Arbeit wurden die Grenzbereiche von porösem Silicium
untersucht, um den Einsatzbereich des Materials zu erweitern. Das Hauptaugenmerk
lag dabei auf der Einsetzbarkeit von porösem Silicium in optischen Bauelementen.
Die porösen Schichten und Schichtsysteme wurden dafür mittels gravimetrischer,
spektroskopischer und elektrischer Verfahren sowie mittels Rasterelektronenmikroskopie
untersucht.
Durch den Prozeß der überkritischen Trocknung ist es möglich gewesen
Porositäten zu erreichen, die nahe an 100% Porosität lagen und noch mechanisch
stabil waren. Die damit verbundenen Änderungen der thermischen und optischen
Eigenschaften wurden untersucht und bewertet.
Die besonderen Probleme der Langzeit-Stabilisierung von porösem Silicium
mit seiner großen inneren Oberfläche in feuchten Atmosphären konnte durch eine
chemische Oberflächen-Modifizierung gelöst werden. Die Stabilität dieser so
modifizierten Schichtsysteme wurde im Vergleich mit unbehandelten und herkömmlich
stabilisierten Schichten in Atmosphären bis 100% Luftfeuchtigkeit getestet.
Ein neues Verfahren zur Beeinflussung von Ätzraten bei elektrochemischen
Ätzverfahren wurde entwickelt. Es wurde gezeigt, daß während eines Ätzprozesses
verschiedene Ätzraten erzeugt werden können. Dies kann sowohl diskret als auch
kontinuierlich erfolgen.
The aim of this work was to explore the boundaries of porous silicon to make
a broader range of applications of the material possible. The special attention of
the work was focused on the possibility to apply porous silicon in optical devices.
The porous layers and layersystems have been characterized with gravimetric,
spectroscopic and electric methods as well as with a Scanning Electron
Microscope.
Due to the supercritical drying process it was possible to fabricate porous
layers with porosities near to 100% which were still mechanically stable. The
changed thermal and optical properties of the porous layers have been determined
and rated.
The special problems of the long term stability of porous silicon with it huge
inner surface in humid atmospheres have been solved by a chemical modification
of the surface. The long term stability of samples treated with this method were
tested against as prepared and common oxidized samples in atmospheres with a
humidity up to 100 %.
A new method to influence the etch-rate of electrochemical etch processes was
developed. It has been shown, that different etch-rates can be deduced from one
etch process. Continuous and discrete variation of the etch-rate is possible.
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