Oberflächenmodifizierung von Polymethylmethacrylat durch ...

Kapitel 4: Ergebnisse und Diskussion 79
sich weiterhin durch eine sehr hohe spektrale Breitbandigkeit und Farbneutralität aus.
Insbesondere bei schrägem Lichteinfall wird eine hohe entspiegelnde Wirkung erreicht.
Die Klimabeständigkeit der erzeugten Oberflächenstruktur ist nur in bestimmten Grenzen
stabil. Insbesondere bei hoher Luftfeuchtigkeit (95%), aber auch bei hohen Temperaturen
(85°C) treten optische Verluste auf. Der Anwendungsbereich hinsichtlich bestimmter
klimatischer Anforderungen wird damit eingeschränkt und muss bei einem industriellen
Einsatz unbedingt berücksichtigt werden.
In weiterführenden Untersuchungen sollte die zulässige Höchsttemperatur bei geringer und
hoher Feuchte bestimmt werden. Dabei sollte die Transmission nicht um mehr als 0,5%
abnehmen. Eine Verbesserung der Klimastabilität kann durch eine SiO2-Schutzschicht
erreicht werden. Diesbezügliche Ergebnisse werden im Abschnitt 4.7.1 vorgestellt.
4.5 Chemische Analyse der modifizierten PMMA-Oberfläche
In diesem Kapitel sollen die Ergebnisse zur Untersuchung der chemischen Zusammensetzung der
modifizierten PMMA-Oberfläche unter Verwendung von FTIR- und XPS-Technik dargestellt und
diskutiert werden.
4.5.1 FTIR-Analyse
Die in Abb. 59 dargestellten FTIR-Spektren zeigen die Absorbanz im Bereich von 3500 cm -1 –
500 cm -1 von einem mit PMMA beschichteten Siliziumwafer vor und nach der Ar/O2-
Plasmabehandlung. Die Ausgangsdicke der PMMA-Schicht lag bei ≈ 1 µm; die eingesetzten
Prozessparameter waren 300 s, 120 V, 14 sccm Ar und 30 sccm O2.
Unbehandeltes PMMA ist durch charakteristische Schwingungsbanden im gesamten IR-
Spektralbereich gekennzeichnet. Die C–H-Streckschwingungen aliphatischer Kohlenwasserstoffe
zeigen sich im Bereich von ca. 3000 cm -1 – 2800 cm -1 . Sie sind leicht verbreitert und von mittlerer
Intensität. In der Literatur werden für PMMA weitere charakteristische Schwingungsbanden
beschrieben [133]. Darunter zählen die Streckschwingungen der CH2-Gruppe bei 2958 cm -1 ,
2933 cm -1 und 2860 -1 cm, die alpha-Methyl-Streckschwingungen bei 3000 cm -1 , 2958 cm -1 und
bei 2930 cm -1 sowie die Ester-Methyl-Streckschwingungen bei 2995 cm -1 und 2948 cm -1 .
Zusätzlich treten bei 2925 cm -1 eine sehr schwache CH2-Schulter und eine alpha-CH3-Schulter
auf. Ester-Methyl-Banden zeigen sich weiterhin zwischen 1500 cm -1 und 1400 cm -1 . Die
intensivste Bande im Spektrum ist die Streckschwingung der C=O-Bindungen. Diese
Carbonylbande ist bei 1730 cm -1 zu finden. Im Bereich von ca. 1300 cm -1 – 1100 cm -1 treten zwei
typische Doppelbanden auf. Diese sind auf die C–O–C-Schwingungen der Estergruppen
zurückzuführen.
Nach der Ar/O2-Plasmabehandlung (300 s, 120 V) ist eine Verminderung der Peakhöhe in allen
Banden erkennbar. Die Auswertung zeigt, dass die Intensitäten der sauerstoffhaltigen
Absorptionsbanden (C=O und C–O–C) gegenüber den CH-Banden deutlich reduziert sind.