Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-3898
Siegert, Markus
Wachstumsuntersuchungen an Bariumtitanat-Dünnschichten, hergestellt mit gepulster Laserdeposition
V, 102 S., 2001

Für die Entwicklung elektrooptischer Wellenleiter in Dünnschichttechnik wurde der influss der Depositionsbedingungen und der Substrate auf die optischen und strukturel- len Eigenschaften epitaktischer BaTiO3-Schichten untersucht. Die Filme wurde mittels der gepulsten Laserdeposition (engl.: pulsed Zaser deposition) PLD) auf MgO(100)-, MgA1₂O₄(100)-, SrTiO₃(100)- und A1₂O₃(lIO2)-Substraten in zwei Depositionsgeometrien abgeschieden. Dabei zeigte sich, dass die kinetische Energie der Ionen im -durch den Laser erzeugten -Plasma ein entscheidender Parameter für die strukturelle Qualität der BaTiO₃-Schichten ist. Die optischen Wellenleiterverluste und die Brechungsindizes der Schichten wurden mit der Methode der Prismenkopplung bestimmt. Die optischen Daten konnten mit den Ergebnissen der Messungen mit Rutherford-Rückstreuung/Channeling- Spektrometrie, Röntgenbeugung, Rasterkraftmikroskopie und Transmissionselektronen- mikroskopie korreliert werden. Weiterhin wird die Deposition von epitaktischen Schich- ten für Wellenleiter auf Si(100) behandelt. Dazu wurde auch die Dicke der notwendigen optischen Isolation mit Simulationsrechnungen bestimmt und mit den technologisch er- reichbaren Dicken verglichen.

In the process of developing thin film electro-optical waveguides the influence of deposition conditions and of different substrates on the optical and structural properties of epitaxial BaTiO₃ thin films is investigated. These films are grown by pulsed laser deposition (PLD) on MgO(100), MgA1₂O₄(100), SrTiO₃(100) and A1₂O₃(lIO2) substrates using two deposition geometries. It was found, that the kinetic energy of the ions in the laser induced plasma is a critical parameter for the structural properties of the BaTiO₃ thin films. The waveguide losses and the refractive indices were measured with a prism coupling setup. The optical data are correlated to the results of Rutherford backscattering spectrometry /ion channeling (RBS/C), X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM) and transmission electron microscopy (TEM) measurements. Furthermore, the growth ofepitaxiallayers on Si(100) for waveguides is reviewed. For this purpose, the thickness of the required optical isolation layer is calculated using BPM-simulations and the results are compared with the technologicallimits of the attainable film thickness.

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