Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Cost-effective titania layers over 100 nm thick : effect of annealing on the structural, morphological, and optical properties

Zięba Magdalena, Tyszkiewicz Cuma, Gondek Ewa, Wojtasik Katarzyna, Nizioł Jacek, Dorosz Dominik, Starzyk Bartłomiej, Szymczak Patryk, Pakieła Wojciech, Rogoziński Roman, Karasiński Paweł

Opto-Electronics Review

|

2023

|

Vol. 31, No. 4

art. no. e147913

EN

Titania dioxide (TiO₂) layers were synthesized via the acid-catalysed sol-gel route using titania (IV) ethoxide, and then annealed at temperatures varying in the range of 150-700 °C. The research concerned the effect of annealing temperature on the structure of TiO₂ layers, their surface morphology, and their optical properties. Further, X-ray diffractometry, and Raman spectroscopy were used to determine the structure of TiO₂ layers. Scanning electron and atomic force microscopy were used to study the surface morphology of TiO₂ layers. Transmittance, reflectance, absorption edge, and optical homogeneity were investigated by UV-VIS spectrophotometry, while the refractive index and thicknesses of TiO₂ layers were measured using a monochromatic ellipsometer. Chromatic dispersion characteristics of the complex refractive index were determined using spectroscopic ellipsometry. Structural studies have shown that the TiO₂ layers annealed at temperatures up to 300 °C are amorphous, while those annealed at temperatures exceeding 300 °C are polycrystalline containing only anatase nanocrystals with sizes increasing from 6 to 20 nm with the increase of the annealing temperature. Investigations on the surface morphology of TiO₂ layers have shown that the surface roughness increases with the increase in annealing temperature. Spectrophotometric investigations have shown that TiO₂ layers are homogeneous and the width of the indirect optical band gap varies with annealing temperature from 3.53 eV to 3.73 eV.

2

Właściwości odbiciowe struktur z warstwami wytwarzanymi metodą zol-żel i techniką dip-coating

Gajda Aleksandra, Gondek Ewa, Karasiński Paweł

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2021

|

T. 23, nr 1-4

35--43

PL

Artykuł prezentuje wyniki badań właściwości odbiciowych struktur z cienkimi warstwami krzemionkowymi, z warstwami ditlenku tytanu TiO2 oraz z warstwami kompozytowymi SiO2:TiO2, które wytworzone zostały za pomocą metody zol-żel i techniki dip-coating na dwóch różnych rodzajach podłoży. W badaniach zastosowano podłoża ze szkła sodowo-wapniowego (podłożowe płytki mikroskopowe) oraz wafle krzemowe. Na szkle sodowo-wapniowym wytworzone były warstwy kompaktowej krzemionki, dla której współczynnik załamania wynosił ~1,45 oraz warstwy porowatej krzemionki o współczynniku załamania ~1,2 i porowatości wynoszącej w przybliżeniu 50%, a także warstwy dwuskładnikowe SiO2:TiO2 o homogeniczności na poziomie cząsteczkowym. Na podłożach krzemowych wytworzone zostały struktury antyrefleksyjne jedno- oraz dwuwarstwowa. Wykorzystując spektrofotometr światłowodowy wyznaczono charakterystyki odbiciowe badanych struktur w zakresie widmowym 200-1000 nm. Na podstawie wykonanych pomiarów określono wpływ rodzaju podłoża i ilości naniesionych warstw na charakterystyki odbiciowe. Porównując charakterystyki odbiciowe badanych struktur warstwowych z charakterystykami odbiciowymi podłoży określono jednorodność optyczną warstw.

EN

The article presents the results of investigations of reflectance properties of structures with silica, titanium dioxide TiO2 and SiO2:TiO2 composite thin films, which were fabricated by sol-gel and dip-coating techniques on two different types of substrates. Soda-lime glass substrates (substrate microscope plates) and silicon wafers were used in this study. Compact silica layers were produced on soda-lime glass for which the refractive index was about 1.45 and porous silica layers with a refractive index of about 1.2 and a porosity of approximately 50%, as well as SiO2:TiO2 binary layers with homogeneity at the molecular level. Single- and double-layer antireflective structures were fabricated on silicon substrates. Using a fiber optic spectrophotometer, the reflectance characteristics of the structures studied were determined in the spectral range 200-1000 nm. The influence of the substrate type and the number of applied layers on the reflectance characteristics was determined on the basis of the performed measurements. By comparing the reflectance characteristics of the investigated layered structures with the reflectance characteristics of the substrates, the optical homogeneity of the layers was determined.

3

Efficient, low-cost optical coupling mechanism for TiO2-SiO2 sol-gel derived slab waveguide surface grating coupler sensors

Kaźmierczak Andrzej, Słowikowski Mateusz, Pavłov Krystian, Filipiak Maciej, Vervaeke Michael, Tyszkiewicz Cuma, Ottevaere Heidi, Piramidowicz Ryszard, Karasiński Paweł

Optica Applicata

|

2020

|

Vol. 50, nr 4

539--549

EN

We present an optical signal coupling scheme for slab waveguide surface grating coupler sensors. The proposed solution is based on the use of polymer microlenses. In this work we analyze two types of compact polymer lenses: the aspheric plano-convex lenses and Fresnel lenses. The feasibility of the proposed scheme is demonstrated by the experimental investigation into the optical signal coupling to the test structure of TiO2-SiO2 slab waveguide surface grating coupler using both types of lenses.

4

Warstwy dielektryczne wytwarzane metodą zol-żel i techniką dip-coating do zastosowań w optoelektronice

Karasiński Paweł

Przegląd Elektrotechniczny

|

2019

|

R. 95, nr 9

161--164

PL

Metoda zol-żel jest chemicznym sposobem wytwarzania materiałów z fazy ciekłej. W artykule przedstawione są osiągnięcia autora w zakresie wytwarzania metodą zol-żel i techniką dip-coating dwuskładnikowych SiO2:TiO2 warstw falowodowych, warstw ditlenku krzemu oraz warstw ditlenku tytanu. Opracowane warstwy dielektryczne pokrywają zakres współczynnika załamania od 1,2 do 2,3. Opracowane warstwy falowodowe są podstawą rozwoju układów optyki zintegrowanej na zakres Vis-NIR do zastosowań sensorowych. Warstwy ditlenku krzemu i ditlenku tytanu wykorzystywane były do wytwarzania zwierciadeł dielektrycznych i pokryć antyrefleksyjnych. W pracy przedstawiane są wyniki analiz teoretycznych, charakterystyki technologiczne i wybrane wyniki badań wytwarzanych struktur.

EN

Sol-gel method is a chemical process used to fabricate materials from a liquid phase. This work presents the author's accomplishments in the field of fabrication two-compound SiO2:TiO2 waveguide films, silica as well as titania layers fabricated via the sol-gel method and dip-coating technique. Developed dielectric layers cover refractive indices from 1.2 to 2.3. Elaborated waveguide films are the basis for the development of integrated optic circuits over the VIS-NIR spectral range. Silicon dioxide layers, as well as titanium dioxide layers, were used to fabricate dielectric mirrors and anti-reflective coatings. This work presents the results of the theoretical analysis, technological characteristics and some of the author's experimental results of fabricated structures.