Fabricação de guias de onda em vidros pelo processo de troca iônica e estudo da modificação de suas propriedades

Abstract

Neste trabalho foi desenvolvido um projeto voltado à fabricação de guias de onda por processo de troca iônica, ao estudo da modificação de suas propriedades quando submetidos a tratamentos térmicos e como evitar essas modificações pelo recobrimento dos guias com filmes finos de TiO2 depositados por Atomic Layer Deposition (ALD). Para isso, foi preparado um sal composto de NaNO3 e 5% molar de AgNO3, o qual foi fundido a 350 °C em um forno. Lâminas de vidro soda-lime foram imersas no sal por 5 e 15 minutos formando os guias de onda. O estudo da migração de íons e formação de um filme de óxido de prata (Ag2O) na superfície do guia, o qual recebeu a denominação de envelhecimento, foi acompanhado por caracterizações espectrofotométricas antes e depois de cada tratamento térmico a temperaturas de 75 °C e de 90 °C realizados com diferentes tempos de tratamento. Para evitar as modificações no guia, foi feito um estudo dos guias protegidos por um filme fino de TiO2, camadas de 1, 2, 5 e 10 nm, via técnica ALD. Por fim, foram feitos novos tratamentos térmicos para verificar a eficiência de proteção das camadas depositadas e o guia de onda recoberto com um filme de 10 nm de TiO2 foi o que apresentou uma resposta mais positiva contra o envelhecimento.

In this work, it was developed a project for the production of waveguides by ion exchange process, for the study of their properties modifications when subjected to thermal treatments and how to avoid these modifications by coating them with TiO2 thin films deposited by Atomic Layer Deposition (ALD). For this, a compound salt of NaNO3 and AgNO3 (5% molar) was prepared, which was melted at 350 °C in an oven. Soda-lime glass slides were immersed in the salt for 5 and 15 minutes forming the waveguides. The study of ion migration and silver oxide film (Ag2O) formation on the surface of the guide, which was called aging, was accompanied by spectrophotometric characterizations before and after each heat treatment at 75 and 90 °C, performed for different treatment times. In order to avoid modifications in the guide, a study was made of the guides protected by a thin film of TiO2, layers of 1, 2, 5 and 10 nm, by the ALD technique. Finally, new heat treatments were made to verify the protection efficiency of deposited layers and the waveguide covered by 10 nm TiO2 film presented a more positive response against the aging.