CORNET project: ULTRAHARD (R-10212)

Het centrale doel van het ULTRAHARD-project is het aantonen van laagabsorberende (absorptie lager dan 1%), krasbestendige (krastest> 60 N), ultraharde (hardheid> 6 GPa) lagen met lage verstrooiing die zijn afgezet op glassubstraten, geselecteerd voor specifieke toepassingen, of in AR-stapels. We zullen de haalbaarheid en betrouwbaarheid van dit proces bestuderen en deze technologieën voorbereiden voor opschaling. Een zeer belangrijk onderdeel van het project is, op basis van onze hightech-aanpak, het coating process en de coatingstacks afstemmen specifiek voor toepassingen van de gebruikersgroep om zo het productie- en productportfolio van de bedrijven te verbeteren en nieuwe markten te betreden. In de gebruikersgroep zitten bedrijven uit de volledige waardeketen voor deze fotonische componenten. Bedrijven actief in substraat preparatie en materialen (EpiGaN, AGC, Almax ...) zullen in de gebruikersgroep substraten aanleveren om de ontwikkelde coatingtechnologie toe te passen. Deze zal uiteraard vergeleken worden met bestaande technologie uit de industrie (Balzers, Platos, Europlasma, Soleras, AGC ...) en toegepast worden voor specifieke cases uit de industriële gebruikersgroep zoals voor zonnecel- en aanverwante toepassingen (Azteq, Soltech) en fiber optica in extreme Ultrahard optical diamond coatings omstandigheden (Key Technology, Commscope, FBGS International). De technologie vindt tevens zijn toepassingen in camera applicaties, sensoren, displays en lenzen (Barco, OIP Sensors), waar optische componenten met hoge performantie en in uitdagende omstandigheden worden ingezet. Aangezien de industrie rond fotonica groter is dan de bovenvermelde bedrijven zal door disseminatie (onder andere via Sirris) getracht worden om een zeer brede groep van bedrijven met de technologie te laten kennismaken. Ook de technologie-aanbieders kunnen via de organisatie BELVAC worden betrokken.

Trefwoorden:diamant, optische coatings

Disciplines:Productieprocessen, -methoden en -technologieën, Functionele materialen

Project type:Samenwerkingsproject

Resultaten:In een eerste werkpakket werd onderzocht welke depositiemethoden het best geschikt zijn om de diamanten nanozaadjes af te zetten voor het opgroeien op grote oppervlakken. Ultrasoon spraycoaten werd daarbij vergeleken met spincoaten en dipcoaten – twee technieken die state-of-the-art zijn maar voornamelijk geschikt zijn voor kleinere oppervlakken. De conclusie van dit WP was dat ultrasoon spraycoaten geschikt is voor het homogeen afzetten van de diamanten nanozaadjes maar dat er typisch een iets dikkere (en dus ruwere) laag wordt afgezet. In het volgende werkpakket werden dan verschillende depositietechnieken met elkaar vergeleken. Hot filament technieken bij Fraunhofer in Duitsland en microgolf technieken bij UHasselt. Bij de microgolf technieken werd niet alleen een standaard systeem maar ook een antenna-gebaseerd systeem gebruikt dat roll-ro-roll compatibel is en dus ook gebruikt kan worden voor grotere oppervlakken. Hier werd duidelijk dat dit systeem perfect geschikt is voor het afzetten op verschillende substraten en de combinatie met ultrasoon spraycoaten kan leiden tot industrieel formaat diamanten coatings. In het volgende werkpakket werden dan de lagen gekarakteriseerd zowel op mechanisch gebied (naar hechting en krasvastheid) alsook op optisch gebied (naar transparantie). De combinatie van ultrasoon spraycoaten en antenne-gebaseerde microgolf depositie leidde tot goede resultaten met een iets verminderde optische transparantie (door de hogere ruwheid – zeker bij dunnere lagen; i.e. <100nm), maar met een even goed mechanisch gedrag. Er werd samen met de industriële partners gekeken naar eventuele toepassingen zoals coatings op groot-oppervlak glas, naar krasvaste coatings voor de bescherming van zonnepanelen, transparante, krasvaste coatings voor lenzen en zelfs diamanten coatings op substraten die maar 400°C kunnen verdragen. Hiervoor werd het depositieproces aangepast om ook bij die (voor diamant depositie) zeer lage temperaturen te kunnen deponeren. Tenslotte werd nog een economische analyse gemaakt van het depositieproces zodat bedrijven aan de hand van dit alles konden beslissen of de technologie en het gebruik van diamant als deklaag voor optische en mechanische verbetering van hun producten een waardevolle piste is om verder te onderzoeken.