Untersuchung von Sub-Wellenlängen Riffel-Strukturen, hergestellt mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Mit Femtosekunden-Laserstrahlung werden kohärente periodische Strukturen, sog. Sub- Wellenlängenriffel, mit Abständen deutlich kleiner als die Wellenlänge der verwendeten Laserstrahlung auf der Oberfläche von Saphir und Glas hergestellt. Mittels Pump-Probe Spektroskopie werden Transmission und Reflexion während der Riffelbildung untersucht. An und oberhalb der Abtragsschwelle wird auf Quarzglas eine transiente dielektrische Funktion ε=(εr,εi) von εr>0,44 und εi<0,21 ermittelt. Das Plasmonenmodell zur Beschreibung der klassischen Riffelbildung kann also nicht zur Beschreibung von kohärent fortgesetzten Sub-Wellenlängenriffel herangezogen werden. Ein experimenteller Nachweis von Plasmonen während der Bearbeitung ist nicht erfolgt, konsistent mit der gemessenen transienten dielektrischen Funktion. Der Riffelabstand kann in einem Bereich von 300-400 nm durch Variation der Pulsenergie eingestellt werden. Durch Querschliffe und den Nachweis eines Übergangs von Sub-Wellenlängenriffeln an der Oberfläche zu kohärenten Nanoebenen im Volumen wird nahegelegt, dass ein gemeinsames Modell für beide Phänomene existieren muss, welches den Autoren nicht bekannt ist. Die Ordnung (Periodizität) wird in Abhängigkeit der Herstellungsparameter variiert. Die maximale Ordnung ist kleiner 0,4 (FFT) und für viele photonische Anwendungen nicht ausreichend. Teststrukturen werden mit großen Flächendeckungsraten hergestellt, welche im Anschluss an das Projekt in Biologie und Maschinenbau auf ihre Funktionalität getestet werden.
