Niob-Titan-Nitrid-Dünnschichtbeschichtung

Impedanzangepasste Beschichtungen werden für Absorberanwendungen verwendet, um Strahlung im mittleren bis fernen Infrarot (IR) an einen ultraempfindlichen bolometrischen Detektor zu koppeln, der auf einer ultradünnen dielektrischen Membran aufgehängt ist. Um ein angemessenes Ansprechverhalten bereitzustellen, muss der bolometrische Detektor eine geringe Wärmekapazität haben. Weiterhin ist zur Erzielung eines optimalen Signal-Rausch-Verhältnisses eine spektrale Filterung der einfallenden Strahlung wünschenswert.

Herkömmliche Ansätze für Absorberbeschichtungen sind anfällig für Alterung, was die transiente optische Effizienz des Instruments behindert. Darüber hinaus haben herkömmliche Absorberbeschichtungen eine hohe Wärmekapazität, die die Leistung von kryogenen Detektoren mit niedrigem Hintergrund beeinträchtigt. Herkömmliche Absorberbeschichtungen sind auch im kurzwelligen Grenzbereich reaktiv, was ihre Kopplungseffizienz entsprechend reduziert. Darüber hinaus weisen einige Dünnfilm-Absorberbeschichtungen eine extrem hohe Eigenspannung auf, die dazu führen kann, dass die dielektrischen Membranen brechen oder sich verbiegen.

Niob-Titan-Nitrid (NbTiN)-Dünnfilmbeschichtung, entwickelt am NASA Goddard Space Flight Center, kann Licht optisch an einen bolometrischen Detektor koppeln, der an einer ultradünnen dielektrischen Membran aufgehängt ist. Die Beschichtung kann auch niederfrequente Spektralanteile herausfiltern, die das photonenbegrenzte Rauschen des Detektors erhöhen würden.

NbTiN-Dünnschichtbeschichtungen werden auf dielektrischen Substraten unter Verwendung eines speziellen reaktiven Sputter-Co-Deposition-Prozesses hergestellt. Es werden zwei unterschiedliche Sputterquellen verwendet, wobei eine Quelle ein Niob-Sputtertarget und die andere ein Titan-Sputtertarget enthält. Niob und Titan werden in einer stickstoffreichen Umgebung abgelagert.

Die NbTiN-Beschichtung kann verwendet werden, indem sie auf einer Seite einer ultradünnen Siliziummembran abgeschieden wird und eine genau definierte Anforderung an die optische Impedanz für eine bestimmte Anwendung hat – die NbTiN-Beschichtung kann auch auf Nicht-Siliziummembranen abgeschieden werden. Die NbTiN-Beschichtung hat eine geringe Eigenspannung, was sie mechanisch kompatibel mit der Integration auf ultradünnen dielektrischen Membranen macht. Die Beschichtung besitzt die optische Impedanz, die für eine Absorption mit hoher optischer Effizienz erforderlich ist. Darüber hinaus hat die Beschichtung eine sehr niedrige supraleitende Übergangstemperatur, wodurch sie Strahlung bei bestimmten Frequenzen herausfiltern kann.

Die NbTiN-Beschichtung ist besonders nützlich für ultraempfindliche kryogene bolometrische Detektoranwendungen und kann auf reproduzierbare Weise hergestellt werden, ohne den Herstellungsprozess von Detektorarchitekturen zu verkomplizieren.

Die NASA sucht aktiv nach Lizenznehmern zur Kommerzialisierung dieser Technologie. Bitte wenden Sie sich an den Licensing Concierge der NASA unter Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! JavaScript muss aktiviert werden, damit sie angezeigt werden kann. oder rufen Sie uns unter 202-358-7432 an, um Lizenzierungsgespräche zu initiieren. Folgen Sie diesem Link hier für weitere Informationen.