Publication detail

Surface analysis, oxidation resistance, and embossing of Ge-based solution-processed thin films as materials for high refractive index optical elements

Year: 2024

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: Applied Surface Science

Publisher name: Elsevier Science BV

Place: Amsterdam

Page from-to: 160744

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Povrchová analýza, oxidační odolnost a embossing germaniových z roztoku připravených tenkých vrstev jako materiály pro vysokoindexové optické prvky	Roztokové zpracování chalkogenidů nabízí levnou cestu pro potenciální hromadnou výrobu optických prvků s vysokým indexem lomu. Perspektivními materiály jsou zejména skla na bázi germania, ale dosud chyběly zásadní informace o jejich stabilitě a možnosti povrchového strukturování. V této studii byly deponovány amorfní tenké vrstvy Ge25S75, Ge20Sb5S75, Ge25Se75 a Ge20Sb5Se75 ve vysoké optické kvalitě. Analýza pomocí rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS) a energiově disperzní rentgenové spektroskopie (EDX) odhalila povrch výrazně ochuzený o chalkogen s nedstechiometrií kovů, přičemž celkové složení bylo stále blízké cílovému. Oxidační odolnost studovaných vzorků byla porovnána jejich vystavením atmosférickým podmínkám. XPS prokázala, že jejich odolnost je silně závislá na složení a stoupá následovně: Ge25S75 < Ge20Sb5S75 < Ge25Se75 < Ge20Sb5Se75. Analýza rovněž prokázala přítomnost amorfní tenké vrstvy oxidů germania. Tenké vrstvy byly také využity pro výrobu difrakčních mřížek metodou hot-embossingu. Vzorky byly strukturovány v širokém rozsahu teplot (s ohledem na Tg) a analyzovány pomocí mikroskopie atomárních sil (AFM) a EDX. Výsledky ukázaly, že selenidy jsou pro ražbu za tepla vhodnější, protože poskytují mřížky s větší hloubkou a stabilnějším složením, zatímco sulfidy vykazovaly značnou ztrátu chalkogenu.	Chalkogenidová skla; Tenké vrstvy; Oxidační odolnost; Hot embossing; Difrakční mřížky
eng	Surface analysis, oxidation resistance, and embossing of Ge-based solution-processed thin films as materials for high refractive index optical elements	The solution-processing of chalcogenides offers a cheap route for potential mass production of high refractive index optical elements. Especially germanium-based glasses are perspective materials, but crucial information about their stability and patterning possibility was still missing. In this study, the Ge25S75, Ge20Sb5S75, Ge25Se75, and Ge20Sb5Se75 amorphous thin films were deposited in specular optical quality. The X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analysis revealed a significantly chalcogendepleted surface with metal over-stoichiometry, while the overall composition was still close to the targeted one. The oxidation resistance of studied samples was compared by their exposure to atmospheric conditions. The XPS proved that their resistance is strongly compositional dependent and rises as follows: Ge25S75 < Ge20Sb5S75 < Ge25Se75 < Ge20Sb5Se75. The analysis also showed the presence of amorphous thin layer of germanium oxides. The thin films were also utilized for the fabrication of diffraction gratings using a soft stamp hot embossing method. Samples were structured in a wide range of temperatures (with respect to T-g) and analyzed by atomic force microscopy (AFM) and EDX. Results demonstrated that selenides are more suitable for hot embossing as they provide gratings with higher depth and more stable composition, while sulfides exhibited significant chalcogen loss.	Chalcogenide glasses; Thin films; Solution-processing; Oxidation resistance; Hot embossing; Diffraction gratings

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Departments

Other Parts

Map

Services

Popular Links