Funktionelle Ober­flächen und Schichten

Unsere umfangreichen Kompetenzen und besondere Expertise

Funktionale Beschichtungen und Oberflächen sind wesentliche Bestandteile optischer Systeme. Umfangreiche Kompetenzen bestehen im Design optischer Schichtsysteme, in der Entwicklung von Beschichtungsverfahren für unterschiedliche Anwendungen und in der Charakterisierung von Oberflächen und Schichten. Hervorzuheben sind hochreflektierende Schichtsysteme für Optiken im EUV- und im Röntgenbereich sowie die Funktionalisierung von Kunststoffoberflächen.

Herausragende Erfahrungen können wir außerdem auf den folgenden Gebieten anbieten:

• Design optischer Beschichtungen
• Virtuelle Beschichtungsläufe zur Design- und Prozessoptimierung
• Charakterisierung von optischen Schichten
• Streulichtmessung und -modellierung von Oberflächen, Vielschichtsystemen und Materialien
• Aufklärung funktionsrelevanter Struktureigenschaften von Oberflächen und Beschichtungen
  
• Design und Analyse funktionaler Oberflächenstrukturen: Hydrophobie, Oleophilie etc.
• EUV- und Röntgenschichten
• VUV-, NIR- und VIS-Schichten
• Beschichtung von Kunststoffoptik (insbesondere auch kratzfeste und Super-Breitband AR-Schichten)
  
• Konforme Beschichtung von stark gekrümmten Komponenten und Gitterstrukturen
• Transparente und leitfähige Beschichtungen
• Herstellung von 2D-Materialien

Beschichtungstechnologien am Fraunhofer IOF

Um effektiv Lösungen für verschiedenste Anwendungsbereiche und Anforderungsprofile insbesondere im Bereich optischer Komponenten und Systeme zu entwickeln, steht am Fraunhofer IOF ein breiter Pool von Beschichtungsverfahren zur Verfügung. Dieser reicht von kommerziell verfügbaren, industriellen Anlagen bis hin zu maßgeschneiderten Einzellösungen.

Die möglichen Durchmesser der zu veredelnden Komponenten reichen von kleinen Mikrolinsen mit einigen Millimetern bis hin zu großen Spiegeln mit Durchmessern von bis zu 500 mm. Die wichtigsten Beschichtungstechnologien derzeit sind dabei:

• (Plasma- und ionengestützte) Bedampfung
• (Magnetron-)Sputtern
• Atomlagenabscheidung
• Sol-Gel-Beschichtung

Analyseverfahren am Fraunhofer IOF

Eine wesentliche Voraussetzung für diese Entwicklungen ist ein umfassender Pool an Analyse- und Charakterisierungsverfahren sowie solide Schnittstellen zum Design und zur Fertigung optischer Komponenten und Systeme. Dabei werden sowohl kommerzielle Tools als auch spezielle Eigenentwicklungen eingesetzt. Die Schwerpunkte sind:

• Hochauflösende Verfahren zur Analyse von Rauheit und Morphologie (Rasterkraftmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie, Weißlichtinterferometrie, Laserscanning-Mikroskopie)
• Analyse optischer Eigenschaften (Spektralphotometrie, hochsensitive winkelaufgelöste und totale Streulichtmessung)
• Analyse funktionaler Eigenschaften (Benetzungsanalyse, Haftfestigkeit, Kratzfestigkeit / Tribologie, Umweltbeständigkeit)

Neben der Entwicklung und des Einsatzes von einerseits hochsensitiven Analysemethoden, die maximalen Erkenntnisgewinn ermöglichen, und andererseits Methoden, die bei Bedarf aber auch wirtschaftlich und praktikabel sein können, streben wir insbesondere auch die Standardisierung und belastungsfähige Integration in zertifizierte Prozessketten an. Wir sind aktives Mitglied in VDI-Gremien und im DIN/ISO TC 172/SC 9 »Laser and electro-optical systems«.

Darüber hinaus entwickeln wir kundenspezifische, streulichtbasierte Messsysteme und Sensoren, die eine hocheffiziente, berührungslose und schnelle Bestimmung von Rauheit und Defekten ermöglichen. Die Systeme sind in einem breiten Anwendungsspektrum einsetzbar - von Maschinenbauteilen bis zu optischen Oberflächen. Sie können direkt in die bestehenden Herstellungsprozesse integriert werden.

Anwendungsbereiche für maßgeschneiderte Beschichtungen

Unsere Lösungen umfassen einen weiteren Anwendungsbereich vom extremen UV bis in den infraroten Spektralbereich. Arbeitsschwerpunkte sind unter anderem:

• Hochreflektierende und beständige Spiegel für die Astronomie und Weltraumanwendungen
• Präzisionsbeschichtungen für Lithografie, Inspektions- und Messsysteme
• Breitbandentspiegelung von Kunststoffoptiken für Kamera- und Sensorsysteme (AR-plas und AR-plas²)
• Kratzfeste Antireflexbeschichtungen für Displayabdeckungen im Automobilbau, LIDAR-Systeme und Brillen
• Konforme Beschichtungen komplexer Bauteile und Mikrostrukturen
• Funktionale Oberflächen für Bio- und Medizintechnik
• Komponenten für Laser- und Quantenkommunikationssysteme
• Beschichtungen für Kristalle

Zudem übertragen wir unsere Expertise aus dem Bereich der optischen Komponenten und Systeme auf technische Oberflächen und umgekehrt. Diese Fusion ermöglicht multifunktionale Oberflächen, die bspw. hervorragende optische Eigenschaften mit hoher Kratzfestigkeit und selbstreinigenden Eigenschaften kombinieren.