dc.contributor.author
Konjhodzic, Denan
dc.date.accessioned
2018-06-07T21:41:48Z
dc.date.available
2007-12-20T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/8292
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-12491
dc.description
Title, Acknowledgements, Abstract, Zusammenfassung, Contents
Introduction and aim of this work
State of the art
Experimental part
Results and discussion
Conclusions and perspectives
Appendix
References
dc.description.abstract
Mesoporous silica films (MSFs) are very promising candidates for the use as
low refractive index supports in the future optical integrated circuits and
devices. MSFs have been fabricated by dip-coating in a template-modified sol-
gel process. In this process, evaporation induced self-assembly leads to the
formation of an ordered pore structure. A strong dependence of the formed
structure on the processing conditions, especially humidity, has been revealed
allowing an appreciable structure tuning. The possibility of the thickness
tuning by drawing velocity was shown in examples with normal coating and with
the coating with a tilting movement. Two types of films, denoted as A and B,
with different optical properties have been found in dependence on the
humidity during the synthesis. The synthesis field has been explored in order
to locate optically perfect A-type films. Both film types have been
characterized by small angle X-ray scattering (SAXS), transmission electron
microscopy (TEM) and atomic force microscopy (AFM). From these results, the
different structures for the two film types have been determined. A-type films
have a stable wormlike structure, whereas for B-type films a novel sustained
lamellar structure has been found. A formation mechanism for the two structure
types has been proposed. An ultra-low refractive index of n = 1.18 ± 0.01 has
been measured for A-type films by angle-dependent interferometry and its
stability has been examined. These films are crack-free, optically clear and
transparent. They are mechanically and thermally stable, with a good adherence
on diverse supports up to the thickness of about 1 µm. The optical scattering
measured with diffuse reflectance spectroscopy was very low and the film
surface measured with AFM was extremely smooth. Because of these extraordinary
properties, A-type films have been used as low-n supports to realize 2D
photonic crystal waveguides based on polymers. The light guiding ability of
PMMA waveguides deposited on MSF was proven. MSFs are also a suitable support
for the deposition of the ferroelectric material PZT leading to suppressed
crack formation in the PZT films. Besides fabricated PZT films, first attempts
for PZT structuring have been carried out.
de
dc.description.abstract
Mesoporöse Silica Filme sind ein vielversprechender Kandidat für Anwendungen
als niedrigbrechende Trägerschichten in zukünftigen optischen integrierten
Kreisen und Bauelementen. Die mesoporösen Filme wurden mittels Tauch-zieh-
beschichtung in einem templat-modifizierten Sol-Gel-Prozess hergestellt. In
diesem Prozess führt die verdampfungsinduzierte Selbstorganisation zur Bildung
einer geordneten Porenstruktur. Es konnte eine starke Abhängigkeit der
gebildeten Struktur von den Prozessbedingungen, besonders von der
Luftfeuchtigkeit, nachgewiesen werden, die eine effektive Strukturkontrolle
ermöglicht. Die Möglichkeit der Dickenkontrolle durch die Ziehgeschwindigkeit
wurde bei senkrechten und gekippten Beschichtungen gezeigt. Zwei Filmtypen (A
und B) mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften sind in Abhängigkeit von
der Feuchtigkeit während der Synthese gefunden worden. Ein Synthesefeld wurde
erstellt, um die Parameter der optisch perfekten A-Typ-Filme genau zu
beschreiben. Beide Filmtypen wurden durch Kleinwinkelröntgenstreuung (SAXS),
Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Atomkraftmikroskopie (AFM)
charakterisiert. Aus diesen Ergebnissen sind unterschiedliche Strukturen für
die beiden Filmtypen abgeleitet worden. A-Typ-Filme haben eine stabile
Wormlike-Struktur, während für B-Typ-Filme eine neuartige lamellare Struktur
mit Stützen gefunden wurde. Für die zwei Strukturarten wurde ein
Bildungsmechanismus vorgeschlagen. Ein extrem niedriger Brechungsindex von n =
1.18 ± 0.01 wurde für die A-Typ-Filme mittels winkelabhängiger Interferometrie
gemessen und dessen Stabilität überprüft. Diese Filme sind rissfrei, optisch
klar und transparent. Sie sind mechanisch und thermisch stabil, mit einer
guten Haftung auf verschiedenen Substraten bis zur Dicke von ungefähr 1 µm.
Die optische Streuung, gemessen mittels diffuser Reflexionsspektroskopie, war
sehr niedrig und die Filmoberfläche, die mit dem AFM gemessen wurde, war
extrem glatt. Wegen dieser außerordentlichen Eigenschaften wurden A-Typ-Filme
als Low-n-Substrate benutzt, um zweidimensionale Photonische Kristalle als
Wellenleiter auf Polymerbasis zu verwirklichen. Die Lichtleitung der PMMA-
Wellenleiter, die auf den mesoporösen Filmen aufgebracht wurden, wurde
nachgewiesen. Mesoporöse Silica-Filme sind auch geeignete Substrate für das
ferroelektrische Material PZT, da sie die Rissbildung in den PZT-Filmen
mindern. Außer den hergestellten PZT-Filmen sind erste Versuche für die PZT-
Strukturierung durchgeführt worden.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Mesoporous films
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie::540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
dc.title
Structure and properties of mesoporous silica films for optical applications
dc.contributor.firstReferee
Dr. Frank Marlow
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Klaus Christmann
dc.date.accepted
2007-12-03
dc.date.embargoEnd
2008-01-08
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000003325-0
dc.title.translated
Struktur und Eigenschaften mesoporöser Silica-Filme für optische Anwendungen
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
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FUDISS_thesis_000000003325
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2007/864/
refubium.mycore.derivateId
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open access