Universität zu Köln

Integriert-optische Wellenleiter aus BaTiO3 auf ZnO und Si

Lipinsky, Thomas (2005) Integriert-optische Wellenleiter aus BaTiO3 auf ZnO und Si. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    Für die Entwicklung elektrooptischer Bauelemente in der integrierten Optik wurden mit Hilfe der gepulsten Laserablation, kurz PLD, dünne BaTiO3-Schichten auf verschiedenen für optische Anwendungen wichtigen Substraten hergestellt und charakterisiert. Insbesondere im Hinblick auf die Integration der Bauelemente in die bestehende Silizium-Mikroelektronik wurde das Wachstum von BaTiO3 auf Si und SoS (engl.: Silicon on Sapphire) untersucht. Durch thermische Verspannungen beim Schichtwachstum ist eine maximal erreichbare BaTiO3-Schichtdicke auf Si und SoS gegeben. Diese Begrenzung wurde durch Entwicklung eines neuen Herstellungsverfahrens deutlich in Richtung höherer Dicken verschoben. Die Absenkung der Substrattemperatur während der Schichtdeposition erweist sich dabei als entscheidender Schritt und erlaubt die Herstellung von bis zu 80% dickeren BaTiO3-Schichten auf Si und SoS. Dotiertes ZnO ist als transparente leitfähige Elektrode von großem Interesse für die integrierte Optik. Mit PLD und RF-Sputtern hergestellte ZnO-Schichten wurden im Hinblick auf ihre Verwendung als transparente Elektrode für elektrooptische Bauelemente aus BaTiO3 charakterisiert. Das Wachstumsverhalten von BaTiO3 auf ZnO wurde untersucht und es wurden Herstellungsparamter ermittelt, die es ermöglichen, gut texturierte BaTiO3-Schichten in (001)- oder (111)-Richtung auf ZnO zu wachsen. Die Doppelbrechung von dünnen BaTiO3-Schichten konnte durch die Verwendung geeigneter Substrate so weit erhöht werden, dass sie den Wert von BaTiO3-Bulk-Kristallen übertrifft. Das stellt eine Verdoppelung der bisher erreichten Werte dar.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    For the development of electro-optical devices in integrated optics, BaTiO3 thin films have been deposited on different substrates important for optical applications using pulsed laser deposition (PLD), and have subsequently been analyzed. Particularly with regard to the integration of the optical devices into current silicon microelectronics, the growth of BaTiO3 onto Si and SoS (silicon on sapphire) has been investigated. Thermally induced strain during thin film growth results in a maximally achievable film thickness of BaTiO3 on Si and SoS substrates. This limit was clearly shifted towards higher thicknesses using a newly developed method of film growth. The reduction of the substrate temperature during film deposition turns out to be the crucial measure and enables the preparation of up to 80% thicker BaTiO3 layers on Si and SoS. Doped ZnO as a conductive, transparent electrode material is of substantial interest in the field of integrated optics. ZnO thin films deposited by PLD and RF sputtering have been characterized with regard to their utilization as transparent electrode material for BaTiO3 electro-optical devices. The growth of BaTiO3 on ZnO has been analyzed and film deposition parameters have been determined, which permit the growth of well texturized BaTiO3 films in (001) or (111) orientation on ZnO. By the use of appropriate substrate materials it was possible to enhance the birefringence of BaTiO3 thin films up to a higher value than in bulk single crystals. This means a doubling of the state-of-the-art values.English
    Creators:
    CreatorsEmail
    Lipinsky, ThomasThomas.Lipinsky@gmx.de
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-17237
    Subjects: Physics
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    BaTiO3 Wellenleiter ZnOGerman
    BaTiO3 waveguide ZnOEnglish
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > Forschungszentrum Jülich
    Language: German
    Date: 2005
    Date Type: Completion
    Date of oral exam: 20 February 2006
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 03 May 2006 12:12:58
    Referee
    NameAcademic Title
    Buchal, ChristophProf., Dr.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/1723

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