Fabry‐Perot‐based Layer Stacks for Ellipsometric Encoding Embedded Public, Hidden, and Forensic Information for Product Authentication

• Published in: Vakuum in Forschung und Praxis : Zeitschrift für Vakuumtechnologie, Oberflèachen und Dünne Schichten Vol. 24; no. 4; pp. 6 - 11
• Main Authors: Beck, Uwe, Hönig, Dirk, Schneider, Stefan, Domnick, Ralph, Belzner, Mathias, Hertwig, Andreas, Stephanowitz, Ralph, Sahre, Mario, Weise, Matthias
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: 01.08.2012
• ISSN: 0947-076X; 1522-2454
• DOI: 10.1002/vipr.201200494

Public, hidden, and forensic features either encoded or directly legible are used for authentication. Fabry‐Perot layer stacks as information carriers in combination with imaging ellipsometry as optical read‐out system provide all‐in‐one anti‐counterfeiting capability that may establish the new security level “encoded forensic”. Different layer designs are described with regard to all three security levels: public features (e.g. color and tilt effect) perceptible by the human eye, hidden features (e.g. spectroscopic response in the UV or IR), and forensic features (ellipsometric quantities Ψ and Δ as a function of wavelength λ and angle of incidence AOI). Physically uncloneable functions (PUF) could be realized as a result of a multi‐material and a multi‐parameter deposition approach as well as by means of specific design features of the Fabry‐Perot layer stack. Hence, they are not subject to any reverse engineering strategies. Examples of stratified, micro‐structured, and laser‐modified Fabry‐Perot layer systems are considered that may be used at all perception levels (e.g. human eye, bar code reader, and imaging ellipsometry) for authentication against product counterfeiting and related areas. Fabry‐Perot basierte Schichtsysteme zur ellipsometrischen Codierung Zur Authentifizierung werden offene, versteckte und forensische Merkmale entweder codiert oder direkt auslesbar verwendet. Mit Fabry‐Perot Schichtsystemen als Informationsträger in Kombination mit der abbildenden Ellipsometrie als optischem Auslesesystem steht ein „all‐in‐one”︁ Fälschungsschutz‐System zur Verfügung, das ein neues Sicherheitsniveau „kodiert‐forensisch”︁ darstellt. Es werden unterschiedliche Schichtdesigns beschrieben, mit denen alle drei Sicherheitsniveaus realisiert werden können: offene Merkmale (z.B. Farbe und Kippeffekt), die mit dem menschlichen Auge wahrnehmbar sind, versteckte Merkmale (z.B. die spektrale Antwort im Sichtbaren oder im IR) sowie forensische Merkmale (ellipsometrische Größen Ψ und Δ als Funktion der Wellenlänge λ und des Einfallswinkels AOI). Physikalisch nicht klonbare Funktionen (PUF) können im Ergebnis einer Multi‐Material‐ und Multi‐Parameter Beschichtungsstrategie sowie durch spezifische Design‐Merkmale des Fabry‐Perot Schichtsystems realisiert werden. Folglich sind solche Schichtsysteme dem „reverse engineering”︁ nicht zugänglich. Es werden Beispiele für lateral ausgedehnte, mikrostrukturierte und Laser modifizierte Schichtsysteme auf verschiedenen Ausleseniveaus (menschliches Auge, Barcode‐Lesegerät, abbildendes Ellipsometer) vorgestellt, die zur Authentifizierung von Produkten und verwandte Gebiete geeignet sind.