Materialbearbeitung von Dielektrika auf der Nanometerskala mit zeitlich asymmetrisch geformten Femtosekundenlaserpulsen und polarisationsgeformten Femtosekundenlaserpulsen

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Baumert
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 79070857

Da die direkte Strukturierung von dielektrischen Materialien mit Laserverfahren im Sub-100-nm Bereich unter Raumbedingungen und ohne Probenaufbereitung durchgeführt werden kann, besitzt dieses Verfahren grundsätzliche Vorteile im Vergleich zu etablierten Nanostrukturierungsverfahren. Anwendungsgebiete reichen von der Nanomaterialbearbeitung extrem harter Materialien bis hin zur Nanozellchirurgie. Wir konnten in der ersten Förderphase zeigen, dass durch Modulation der Energiestromdichte auf der Femtosekundenzeitskala mittels Pulsformungsmethoden Sub-100-nm-Strukturen in Dielektrika geschrieben werden können. Der kleinste gemessene Lochdurchmesser liegt derzeit bei 50 nm, wobei ein Mikroskopobjektiv mit einer moderaten NA von 0,5 und einem Arbeitsabstand von 7 mm verwendet wurde. Es ist die Kontrolle der für den Abtrag benötigten kritischen Elektronendichte mit Hilfe zeitlich asymmetrischer Pulse und auch polarisationsgeformter Pulse, der dabei eine bedeutende Rolle zukommt. In dieser zweiten Phase sollen die bisher erfolgreichen Arbeiten zur systematischen Optimierung des Materialabtrags fortgeführt, das neu entwickelte Verfahren zur direkten Bestimmung von Elektronendichten angewendet und eine mögliche Unterdrückung der Rippelbildung bei der Mehrschussmaterialbearbeitung mit polarisationsgeformten Pulsen untersucht werden. Hauptziel ist jedoch, in enger Zusammenarbeit mit Kollegen aus der Elektrotechnik und Informatik das direkte Laserschreiben funktionaler Strukturen im Sub-100-nm Bereich zu Optimieren und zu Charakterisieren. Dieses gemeinsame Ziel umfasst die Herstellung eines Fanofilters, Vergleichsuntersuchungen zu anderen Nanostrukturierungsmethoden, die Prozesskontrolle mittels streulicht-basierter Charakterisierung und die Evaluierung der Methoden zur Informationsspeicherung.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1327: Optisch erzeugte Sub-100-nm-Strukturen für biomedizinische und technische Applikationen
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Hartmut Hillmer; Professor Dr. Thomas Kusserow; Professor Dr.-Ing. Sven Simon; Professor Dr. Matthias Wollenhaupt