Oberflächenfunktionalisierungen und ihre Wechselwirkung zur Verkapselung von Alkalidampfzellen

Alkalidampfzellen sind das Herzstück eines jeden Optisch gepumpten Magnetometers (OPM). Sie können als Glas-Silizium-Glas-Sandwich hergestellt werden. Werden insbesondere auch Technologien für Mikro-Elektro-Mechanische-Systeme (MEMS) gewünscht, so können diese MEMS-Zellen mit Dünnschichttechnologie funktionalisiert werden. Die vorliegende Dissertation untersucht verschiedene Funktionalisierungen zum Aufbau einer Technologieplattform für die Herstellung und aufgabenorientierte Optimierung von Alkalidampfzellen für OPMs. Eine besondere Herausforderung war die Entwicklung von technologischen Verfahren und deren Ausführung, welche mit dem Fügeprozess des anodischen Bondens kompatibel sind. Die Untersuchten Funktionalisierungen sind:

1. Integrierte und passivierte optische Spiegel zur Minimierung der Distanz zwischen Alkalidampfzelle und Messobjekt.

2. Antireflexschichten, welche aus dielektrischen Materialien bestehen und optimiert sind für die Anwendung in optisch gepumpten Magnetometern, sowie dem Standhalten der Parameter des Verschlussprozesses.

3. Metallische Heizelemente, wobei sich bei Gold-Palladium-Heizelementen gezeigt hat, dass eine Wechselwirkung mit dem anodischen Bonden auftritt, welche durch einen weiteren Passivierungswafer reduziert werden kann.

4. Transparente elektrische Heizer (ITO), welche genutzt werden können, um Zellen, die kein separates Reservoir haben zu heizen, ohne, dass die optischen Fenster mit rekondensierendem Caesium beschlagen.

5. Ein Tiefenätzverfahren, welches geringe Ätztiefen realisiert, ohne eine Passivierungsschicht aus NiCr zu nutzen welche eine intensive Nachbearbeitung der zu bondenden Substrate nach sich ziehen würde.