chiralFEBID - Direktes Schreiben von chiralen und nichtlinearen plasmonischen Bauteilen

• Antragstellerin: Dr. Katja Höflich
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428223558

Die fortschreitende Miniaturisierung stellt eine enormen Triebkraft für Innovationen im Bereich der Informationstechnologie dar. Zukünftige IT-Systeme werden auf Photonen anstelle von Elektronen beruhen, was einen dringender Bedarf an nanoskaligen optischen Bauelementen erzeugt. Plasmonische Nanostrukturen stellen hierbei einen vielversprechenden Ansatz dar, da ihre minimalen Abmessungen sind nicht durch das Beugungslimit begrenzt sind. Das Forschungsprojekt konzentriert sich auf das Design, die Herstellung und Charakterisierung dreidimensionaler Bauelemente basierend auf plasmonischen Nanostrukturen. Die vorgeschlagenen Bauelemente umfassen beispielsweise einen chiralen Polarisationswandler und einen nichtlinearen rein optischen chiralen Wandler, welcher Licht der Telekom-Wellenlänge zu sichtbarem Licht auf dem Chip herunterskaliert. Polarisations-sensitive Wellenleiter realisieren dabei die Ein- und Auskopplung von Nah- zu Fernfeld. Die geplanten Abmessungen der Prototypen sind kleiner als 1 μm^2 und stellen damit einen entscheidenden Schritt hinsichtlich der Miniaturisierung optischer Bauelemente dar. Die Herstellung erfordert die Kombination vollständiger geometrischer Formkontrolle mit den gewünschten Materialeigenschaften. Das direkte Schreiben mit Elektronen ist dafür optimal. Während fokussierte Elektronen Garant für minimale Abmessungen sind, bietet das direkte Schreiben den Zugang zu drei Dimensionen in einem Prozess-Schritt. Durch Kombination mit Ionenstrahl-basierter Strukturierung können komplexe Bauelemente in ein- und derselben Vakuumkammer hergestellt werden. Da plasmonische Systeme sich optisch metallisch verhalten müssen, werden abgeschiedene und strukturierte Materialien hinsichtlich ihrer optischen Materialantwort im sichtbaren Bereich optimiert. Alle verwendeten Materialien und hergestellten Bauelemente werden mit Hilfe verschiedener spektroskopischer Techniken charakterisiert. Numerische Modellierung and analytische Berechnungen stützen und leiten die Experimente. Zusammenfassend wird das vorgeschlagene Projekt neue Prozesse zur Herstellung plasmonischer Bauelemente etablieren und zu einem tieferen Verständnis der Licht-Materie-Wechselwirkung auf der Nanoskala führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Kooperationspartner: Dr. Ivo Utke